Транзистор Шоттки представляет собой комбинацию транзистора и диода Шоттки , которая предотвращает насыщение транзистора путем отвода избыточного входного тока. Его также называют транзистором с зажатым Шоттки .
Стандартная транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) использует транзисторы в качестве насыщенных переключателей. Насыщенный транзистор включается жестко, что означает, что у него гораздо больше базового привода, чем ему нужно для тока коллектора, который он потребляет. Дополнительный базовый привод создает сохраненный заряд в базе транзистора. Сохраненный заряд вызывает проблемы, когда транзистор необходимо переключить из включенного в выключенное состояние: пока заряд присутствует, транзистор включен; весь заряд должен быть удален, прежде чем транзистор выключится. Удаление заряда занимает время (называемое временем хранения), поэтому результатом насыщения является задержка между приложенным входным сигналом выключения на базе и размахом напряжения на коллекторе. Время хранения составляет значительную часть задержки распространения в исходном семействе логики ТТЛ .
Время хранения может быть устранено, а задержка распространения может быть уменьшена, если не допустить насыщения транзисторов переключения. Транзисторы Шоттки предотвращают насыщение и накопленный заряд базы. [1] Транзистор Шоттки помещает диод Шоттки между базой и коллектором транзистора. Когда транзистор приближается к насыщению, диод Шоттки проводит и шунтирует любой избыточный ток базы к коллектору. (Эта техника предотвращения насыщения используется в зажиме Бейкера 1956 года .) Полученные транзисторы, которые не насыщаются, являются транзисторами Шоттки. Семейства логики ТТЛ Шоттки (такие как S и LS) используют транзисторы Шоттки в критических местах.
При прямом смещении падение напряжения на диоде Шоттки составляет 0,25 В, что намного меньше, чем падение напряжения на стандартном кремниевом диоде, составляющее 0,6 В. В стандартном насыщенном транзисторе напряжение база-коллектор составляет 0,6 В. В транзисторе Шоттки диод Шоттки шунтирует ток от базы к коллектору до того, как транзистор перейдет в состояние насыщения.
Входной ток, который управляет базой транзистора, видит два пути: один путь в базу и другой путь через диод Шоттки в коллектор. Когда транзистор проводит, на его переходе база-эмиттер будет около 0,6 В. Обычно напряжение коллектора будет выше, чем напряжение базы, и 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 управления базой 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 диода Шоттки (примерно 0,2 В). Следовательно, избыточный входной ток шунтируется от базы, и транзистор никогда не переходит в насыщение.
В 1956 году Ричард Бейкер описал некоторые схемы с дискретными диодными зажимами, предотвращающими насыщение транзисторов. [2] Сейчас эти схемы известны как зажимы Бейкера . Одна из таких схем зажима использовала один германиевый диод для зажима кремниевого транзистора в конфигурации схемы, которая была такой же, как у транзистора Шоттки. [2] : 11, 30 Схема основывалась на германиевом диоде, имеющем меньшее прямое падение напряжения, чем у кремниевого диода.
В 1964 году Джеймс Р. Биард подал патент на транзистор Шоттки. [3] В его патенте диод Шоттки предотвращал насыщение транзистора, минимизируя прямое смещение на переходе коллектор-база транзистора, тем самым уменьшая инжекцию неосновных носителей до незначительного количества. Диод также мог быть интегрирован на том же кристалле, он имел компактную компоновку, не имел накопления заряда неосновных носителей и был быстрее обычного диода. Его патент также показал, как транзистор Шоттки можно использовать в схемах DTL и улучшить скорость переключения насыщенных логических схем, таких как Schottky-TTL, при низкой стоимости.
В 1971 году Texas Instruments представила семейство схем TTL 74S с диодами Шоттки. Позднее оно также вошло в семейства схем TTL 74LS, 74AS, 74ALS, 74F.
