Презентация, доклад на тему Создание моделей логических элементов на полупроводниках

класса Новофедоровской школы-лицея
Руководитель: учитель физики и информатики
Доненко Леонид Николаевич

из миллиардов логических элементов, основой которых являются микроскопические полупроводниковые диоды и транзисторы.
В настоящей работе я хочу охарактеризовать данные логические элементы и продемонстрировать их работу на моделях собственного изготовления.
Цель работы – изучить принципы работы логических элементов на полупроводниках и изготовить действующие модели.
Для реализации цели мне необходимо изучить соответствующую литературу по математической логике, программированию и электротехнике.

обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность «0», «1» и «2» в троичной логике, последовательности «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» и «9» в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

элементам (на электромагнитных реле), а затем к электронным логическим элементам на электронных лампах, позже — на транзисторах. После доказательства в 1946 г. теоремы Джона фон Неймана об экономичности показательных позиционных систем счисления стало известно о преимуществах двоичной и троичной систем счисления по сравнению с десятичной системой счисления.

троичность позволяет значительно сократить количество операций и элементов, выполняющих эту обработку, по сравнению с десятичными логическими элементами.
Логические элементы выполняют логическую функцию (операцию) над входными сигналами (операндами, данными).

логических элементов (Булева функция).

могут создавать сложные комбинации.

1; оно не меняется до тех пор, пока одиночный импульс от другой схемы не переведет ее в противоположное состояние. Другими словами, выходное значение будет переключаться из одного состояния в другое только под воздействием внешних стимулов. Пока оба входных значения в схеме, представленной на рис. 1., равны нулю, выходное значение (0 или 1) будет неизменным. Однако даже кратковременное появление значения 1 на верхнем входе схемы вызовет установку на ее выходе значения 1, тогда как кратковременное появление значения 1 на нижнем входе вызовет установку на выходе значения 0.

схема, выполняющая какую-либо логическую операцию (операции) над входными данными, заданными в виде уровней напряжения, и возвращающая результат операции в виде выходного уровня напряжения. Так как операнды логических операций задаются в двоичной системе счисления, то логический элемент воспринимает входные данные в виде высокого и низкого уровней напряжения на своих входах. Соответственно, высокий уровень напряжения (напряжение логической 1) символизирует истинное значение операнда, а низкий (напряжение логического 0) - ложное. Значения высокого и низкого уровней напряжения определяются электрическими параметрами схемы логического элемента и одинаковы как для входных, так и для выходных сигналов. Обычно, логические элементы собираются как отдельная интегральная микросхема. К числу логических операций, выполняемых логическими элементами относятся конъюнкция (логическое умножение, И), дизъюнкция (логическое сложение, ИЛИ), отрицание (НЕ) и сложение по модулю 2 (исключающее ИЛИ).

технологии является схема И-НЕ.

на транзисторах. С целью понимания работы схем, мы можем предполагать, что элементарный транзистор представляет собой электронный ключ. Когда сигнал x низкого уровня – ключ открыт, а когда высокого – закрыт. Наиболее популярный тип транзистора для реализации электронного ключа – полевой транзистор структуры метал-окисел-полупроводник (МОП-транзистор). Имеются два различных типа МОП-транзисторов, известные как n-канальные МОП-транзисторы, сокращенно NMOS, и р-канальные – обозначаемые как PMOS. Транзистор имеет четыре вывода, называемых истоком (Source), стоком (Drain), затвором (Gate) и подложкой (SubstateorBody). В логических схемах подложка обычно соединена с выводом GND.

низкого уровня, то проводящий канал между истоком и стоком отсутствует, и мы говорим, что транзистор заперт. Если сигнал VG высокого уровня – транзистор открыт и соединяет между собой сток и исток посредством образовавшегося проводящего канала.
Мною изучена логика на микротранзисторах, изготовлены соответствующие демонстрационные схемы.