Μελέτη συνδυασμών Back-to-Back διόδων ως λογικές διατάξεις δύο ακροδεκτών

Abstract

Η συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας των ημιαγωγών και ειδικότερα των MOSFET αποτέλεσε για δεκαετίες τον κύριο μοχλό βελτίωσης της υπολογιστικής ισχύος και της ενεργειακής αποδοτικότητας. Ωστόσο, η αδιάκοπη σμίκρυνση των διαστάσεων των MOSFET έχει φτάσει σε φυσικά και τεχνολογικά όρια, δημιουργώντας σοβαρά προβλήματα στη λειτουργία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Το κυριότερο από αυτά αφορά τις διασυνδέσεις, που γίνονται ολοένα και πιο πυκνές, αυξάνoντας την παρασιτική αντίσταση και προκαλώντας καθυστερήσεις στη μετάδοση σήματος και σημαντικές απώλειες απόδοσης. Η χρήση διατάξεων δύο ακροδεκτών αποτελεί μια ελπιδοφόρα εναλλακτική, καθώς προσφέρουν απλούστερη δομή, μειωμένες απαιτήσεις χώρου και τη δυνατότητα υλοποίησης λογικών πυλών χωρίς την πολυπλοκότητα των MOSFET. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία προτείνει μια νέα λογική διάταξη δύο ακροδεκτών βασισμένη στη συνδεσμολογία δύο διόδων Back-to-Back. Η συγκεκριμένη διάταξη αξιοποιεί τη διαφορά στα φράγματα δυναμικού των διόδων ώστε να παράγει διακριτές στάθμες ρεύματος, οι οποίες μπορούν να αντιστοιχηθούν άμεσα στις λογικές καταστάσεις. Η θεωρητική μελέτη και οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι η διάταξη αυτή προσφέρει σταθερή λειτουργία, χαμηλές απώλειες τάσης και ανθεκτικότητα στον θόρυβο, καθιστώντας την μια πολλά υποσχόμενη λύση για μελλοντικά, χαμηλής ισχύος και υψηλής πυκνότητας, λογικά κυκλώματα.