什么是双极型集成电路

文章摘要：什么是双极型集成电路双极型集成电路（bipolar integrated circuit）：以通常的NPN或PNP型双极型晶体管为基础的单片集成电路。它是1958年世界上最早制成的集成电路。双极型集成电路主要以硅材料为衬底，在平面工艺基础上采用埋层工艺和隔离技术，以双极型晶体管为基础元件。按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两类。在数字集成电路的发展过程中，曾出现了多种不同类型的电路形式，典型的双极型数字集成电路主要有晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)，发射极耦合逻辑电路(ECL)，集成注入逻辑电路(I2L)。TTL电路形式发展较早，工艺比较成熟。ECL电路速度快，但功耗大。I2L电路速度较慢

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什么是双极型集成电路

双极型集成电路（bipolar integrated circuit）：以通常的NPN或PNP型双极型晶体管为基础的单片集成电路。它是1958年世界上最早制成的集成电路。

双极型集成电路主要以硅材料为衬底，在平面工艺基础上采用埋层工艺和隔离技术，以双极型晶体管为基础元件。按功能可分为数字集成电路和模拟集成电路两类。在数字集成电路的发展过程中，曾出现了多种不同类型的电路形式，典型的双极型数字集成电路主要有晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)，发射极耦合逻辑电路(ECL)，集成注入逻辑电路(I2L)。TTL电路形式发展较早，工艺比较成熟。ECL电路速度快，但功耗大。I2L电路速度较慢，但集成密度高。

同金属-氧化物-半导体集成电路相比，双极型集成电路速度快，广泛地应用于模拟集成电路和数字集成电路。

在半导体内，多数载流子和少数载流子两种极性的载流子（空穴和电子）都参与有源元件的导电，如通常的NPN或PNP双极型晶体管。以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为双极型集成电路。

双极型集成电路是最早制成集成化的电路，出现于1958年。双极型集成电路主要以硅材料为衬底，在平面工艺基础上采用埋层工艺和隔离技术，以双极型晶体管为基础元件。它包括数字集成电路和线性集成电路两类。

双极型集成电路的发展简况 　

双极型集成电路是在硅平面晶体管的基础上发展起来的，最早的是双极型数字逻辑集成电路。在数字逻辑集成电路的发展过程中，曾出现过多种不同类型的电路形式。

常见的双极型集成电路可分类如下。

DCTL电路是第一种双极型数字逻辑集成电路，因存在严重的“抢电流”问题(见电阻-晶体管逻辑电路)而不实用。

RTL电路是第一种有实用价值的双极型集成电路。早期的数字逻辑系统曾采用过 RTL电路，后因基极输入回路上有电阻存在，限制了开关速度。此外,RTL逻辑电路的抗干扰的性能较差，使用时负载又不能多，因而被淘汰。

电阻-电容-晶体管逻辑电路（RCTL）是为了改善RTL电路的开关速度而提出来的，即在RTL电路的电阻上并接电容。实际上 RCTL电路也未得到发展。

DTL电路是继 RTL电路之后为提高逻辑电路抗干扰能力而提出来的。DTL电路在线路上采用了电平位移二极管,抗干扰能力可用电平位移二极管的个数来调节。常用的 DTL电路的电平位移二极管，是用两个硅二极管串接而成，其抗干扰能力可提高到1.4伏左右（见二极管-晶体管逻辑电路）。

HTL电路是在 DTL电路的基础上派生出来的。HTL电路采用反接的齐纳二极管代替DTL电路的电平位移二极管,使电路的阈值提高到约7.4伏左右(见高阈值逻辑电路)。可变阈值逻辑电路(VTL)也是DTL电路系列中的另一种变形电路。

阈值逻辑电路(TLC)是 HTL和VTL逻辑电路的总称。

TTL逻辑电路是在DTL逻辑电路基础上演变而来，于1962年研制成功。为了提高开关速度和降低电路功耗,TTL电路在线路结构上经历了三代电路形式的改进(见晶体管-晶体管逻辑电路)。

以上均属饱和型电路。在进一步探索提高饱和型电路开关速度的同时，发现晶体管多余载流子的存储效应是一个极重要的障碍。存储现象实质上是电路在开关转换过程中由多余载流子所引起。要提高电路开关速度,除了减少晶体管PN结电容，或者设法缩短多余载流子的寿命以外，就得减少和消除晶体管内载流子存储现象。60年代末和70年代初，人们开始在集成电路中利用熟知的肖特基效应。在TTL电路上制备肖特基势垒二极管,把它并接在原有晶体管的基极和集电极上，使晶体管开关时间缩短到1纳秒左右；带肖特基势垒二极管箝位的TTL门电路的平均传输延迟时间达2～4纳秒。

肖特基势垒二极管-晶体管-晶体管逻辑电路(STTL)属于第三代 TTL电路。它在线路上采用了肖特基势垒二极管箝位方法，使晶体管处于临界饱和状态，从而消除和避免了载流子存储效应。与此同时,在TTL电路与非门输出级倒相器的基极引入晶体管分流器，可以改善与非门特性。三极管带有肖特基势垒二极管，可避免进入饱和区，具有高速性能；输出管加上分流器，可保持输出级倒相的抗饱和程度。这类双极型集成电路，已不再属于饱和型集成电路，而属于另一类开关速度快得多的抗饱和型集成电路。

发射极耦合逻辑电路(ECL)是电流型逻辑电路(CML)。这是一种电流开关电路, 电路的晶体管工作在非饱和状态,电路的开关速度比通常TTL电路又快几倍。ECL逻辑电路把电路开关速度提高到 1纳秒左右，大大超过 TTL和STTL电路。ECL电路的出现,使双极型集成电路进入超高速电路范围。

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