Транзистор Шоттки представляет собой комбинацию транзистора и диода Шоттки , которая предотвращает насыщение транзистора путем отвода чрезмерного входного тока. Его еще называют транзистором с ограничением Шоттки .
Стандартная транзисторно-транзисторная логика (TTL) использует транзисторы в качестве переключателей с насыщением . Насыщенный транзистор включается жестко, а это означает, что у него гораздо больше базового возбуждения, чем необходимо для тока коллектора, который он потребляет. Дополнительный привод базы создает накопленный заряд в базе транзистора. Сохраненный заряд вызывает проблемы, когда транзистор необходимо переключить из включенного состояния в выключенное: пока заряд присутствует, транзистор включен; весь заряд должен быть удален, прежде чем транзистор выключится. Удаление заряда требует времени (называемого временем хранения), поэтому результатом насыщения является задержка между подачей выключающего входа на базу и размахом напряжения на коллекторе. Время хранения составляет значительную часть задержки распространения в исходном семействе логики TTL .
Время хранения можно исключить, а задержку распространения можно уменьшить, предохраняя переключающие транзисторы от насыщения. Транзисторы Шоттки предотвращают насыщение и накопление базового заряда. [1] Транзистор Шоттки размещает диод Шоттки между базой и коллектором транзистора. Когда транзистор приближается к насыщению, диод Шоттки проводит и шунтирует любой излишек базы на коллектор. (Этот метод предотвращения насыщения используется в зажиме Бейкера 1956 года .) Полученные в результате транзисторы, которые не насыщаются, представляют собой транзисторы Шоттки. Семейства логики Шоттки TTL (такие как S и LS) используют транзисторы Шоттки в критических местах.
При прямом смещении падение напряжения на диоде Шоттки намного меньше, чем на стандартном кремниевом диоде: 0,25 В против 0,6 В. В стандартном насыщенном транзисторе напряжение база-коллектор составляет 0,6 В. В транзисторе Шоттки диод Шоттки шунтирует ток от базы в коллектор до того, как транзистор войдет в насыщение.
Входной ток, который управляет базой транзистора, проходит два пути: один путь – в базу, а другой – через диод Шоттки и в коллектор. Когда транзистор проводит ток, на его переходе база-эмиттер будет около 0,6 В. Обычно напряжение коллектора будет выше напряжения базы, а диод Шоттки будет смещен в обратном направлении. Если входной ток увеличивается, то напряжение коллектора падает ниже напряжения базы, и диод Шоттки начинает проводить и шунтировать часть тока возбуждения базы в коллектор. Транзистор сконструирован таким образом, что его напряжение насыщения коллектора ( V CE(sat) ) меньше, чем напряжение база-эмиттер V BE (примерно 0,6 В) минус прямое падение напряжения на диоде Шоттки (примерно 0,2 В). Следовательно, избыточный входной ток отводится от базы и транзистор никогда не переходит в насыщение.
В 1956 году Ричард Бейкер описал несколько дискретных схем ограничения диодов, предотвращающих насыщение транзисторов. [2] Эти цепи теперь известны как зажимы Бейкера . В одной из этих схем фиксации использовался одиночный германиевый диод для фиксации кремниевого транзистора в схеме, аналогичной транзистору Шоттки. [2] : 11, 30 В схеме использовался германиевый диод, имеющий меньшее прямое падение напряжения, чем кремниевый диод.
В 1964 году Джеймс Р. Биард подал патент на транзистор Шоттки. [3] В его патенте диод Шоттки предотвращал насыщение транзистора, сводя к минимуму прямое смещение на переходе коллектор-база транзистора, тем самым уменьшая инжекцию неосновных носителей до незначительной величины. Диод также мог быть встроен в один и тот же кристалл, он имел компактную конструкцию, не имел накопителя заряда неосновных носителей и работал быстрее, чем обычный переходной диод. Его патент также показал, как транзистор Шоттки можно использовать в схемах DTL и повысить скорость переключения схем с насыщенной логикой, таких как Шоттки-TTL, при низких затратах.
В 1971 году компания Texas Instruments представила семейство логики 74S TTL с диодами Шоттки. Позже он также был включен в семейства логики TTL 74LS, 74AS, 74ALS, 74F.