1. CHARGE COUPLED DEVICE (CCD)
Charge Coupled Device (CCD) atau Charge Trensfer Device disebut juga peralatan dikopel-muatan, merupakan suatu transistor MOS dengan kanal yang sangat panjang. CCD mempunyai sejumlah besar (mungkin 1000) gerbang/gate yang berjarak dekat, diantara sumber dan drain, sehingga susunan demikian dapat dibuat komponen yang berfungsi sebagai register geser.
Masing-masing elektroda grbang dan landasan membentuk kapasitor MOS yang dapat menyimpan muatan . Kalau logika 1 dimasukkan pada sumber, muatan disimpan oleh kapasitor terdekat dengan sumber, asal tegangan diberikan ke elektroda pertama E1.
Kalau secara serentak tegangan ini dihilangkan dari E1 dan diberikan ke E2, maka muatan tersebut akan bergerak dari E1 ke E2, demikian seterusnya. Oleh karena itu CCD digunakan sebagai register geser dan mempunyai kerapatan yang tinggi, tentu dengan biaya yang terjangkau. CCD merupakan unipolar.
Operasi arus searah ( dc ) dari CCD tidak mungkin dilakukan. Pembawa-pembawa yang ditimbulkan secara teknis terperangkap dalam kanal energi potensial yang kosong dan pada saat yang sama mrubah keadaan logika dari 0 ke 1. Gejala perubahan ini dinamakan pengaruh arus gelap yang dapat menentukan batas bawah frekuensi clock ( 50 KHz samapai 1 MHz ).
Sel CCD tidak memerlukan daya yang stasioner, karena daya didipasikan hanya untuk pengisian kapasitansi sel aktif. Akibatnya batas atas dari frekuensi clock ( 1 sampai 10 MHz ) mungkin ditentukan oleh disipasi daya maksimum yang diperkenalkan. Suatu kenaikan frekuensi akan mengurangi efesiensi perpindahandari sel 1 ke sel berikutnya. Sehingga batas atas frekuensi dapat pula dibatasi oleh titik, dimana kehilangan perpindahan menjadi tidak dapat diterima.
2. STRUKTUR CCD
Peralatan kopel muatan tidak dapat dirakit dari komponen-komponen diskrit, karena suatu kanal kontinyu tunggal diperlukan untuk menkopel antara daerah dibawah elektroda-elektroda. Gerbang-gerbang harus dipisahkan oleh jarak yang sangat sempit ( sekitar 1 um).
Celah yang sangat sempit ini sulit sekali di-etsa secara andal karena adanya tidak kesempurnaan kedok (mask), cacat pada fotoemulsi, partikel debu dan sebagainya. Sejumlah metode fabrikasi alternatif telah dikembangkan dengan mengguakan elektroda logamgerbang-gerbang polisilikon, penanaman ion dan kombinasinya agar dapat menghindari kesulitan-kesulitan diatas.
3. ORGANISASI MEMORI CCD
Pengingat CCD menjebatani perbedaan antara RAM dan pengingat piringan magnetik berkala tetap ( disk ). Pengingat CCD lebih murah dibandingkan dengan RAM, tetapi waktu aksesnya lebih lambat karena operasinya secara seri. Dibandingkan dengan generasi sebelum RAM, yaitu pengingat piringan magnetis, CCD lebih mahal tetapi lebih cepat. Penggunaannya menggantikan register geser yang relatif lebih mahal.
Kerena pengingat CCD bekerja secara seri, maka informasi yang harus digeserkan ketempat keluaran sebelum dibaca. Sehingga waktu aksesnya lebih lama dibandingkan dengan pengingat RAM. Hal ini juga tergantung kepada bagaimana CCD tersebut ditata/ diorganisasikan.
Tiga Organisasi yang umum digunakan :
a. Operasi yang berliki-liku (Serpentive)
Suatu organisasi sinkron dimana data digeserkan dari sel satu ke sel barikutnya, yang panjang pada konfigurasi register geser resirkulasi. Perpindahan sel satu kesel berikutnya sangat efisien.
Dimana batasan-batasan yang diakibatkan olehketidakefisienan dan karena timbulnya arus gelap mempersyaratkan agar muatan yang tersimpan harus digantikan oleh penguat yang segar.
Konfigurasi ini merupakan yang paling sederhana dibuat dibandingkan dengan dua organisasi yang lain.
b. LARAM (Line- Adrressable Random Access Memory)
LARAM adalah organisasi yang di optimasikan untuk memberikan waktu akses yang singkat. Organisasi ini terdiri dari sejumlah pengingat resirkulasi CCD singkat yang bekerja secara pararel, yang meliputi baris-baris masukkan dan keluara yang umum.
Suatu dekoder digunakan untuk mengalamatkan setiap register secara acak sehingga dinamakan LARAM.
c. Organisasi SPS (Seri-Pararel-Seri)
Konfigurasi ini menggambarkan suatu bentuk masukan bit yang di susun secara pararel lalu kemudian disimpan kedalam register vertikal dan kemudian dipindahkan ke register keluar horisontal lalu keluaranya digeser secara seri dan kemudian masuk kedalam sistem.
Beberapa keuntungan dari SPS adalah daya yang rendah, hilangnya penguat geser didalam, kapasitansi clock yang rendah, dan kecepatan yang sangat tinggi.
4. INTEGRATED INJECTION LOGIC (IIL)
Sebab-sebab MOSFET lebih dominan dalam teknologi LSI adalah :
IIL dibuat dengan menggunakan teknologi bipolar dan menggabungkan (marger) beberapa komponan semikonduktor. IIL terdiri dari transistor PNP yang berperan sebagai injector arus untuk mengumpan arus basisi untuk inverter transistor NPN multi kolektor.
fabrikasinya hanya memerlukan proses kedok (mask) yang lebih sedikit dibanding BJT standar. kerapatan kemasan lebih tinggi dari BJT (300 gerbang/mm2), sebanding dengan MOSFET.
5. RANGKAIAN IIL
Sistem IIL bisa dipergunakan dalam pembuatan gerbang inverter, gerbang NAND, NOR, AND OR INVETER (AOI) dan flip-flop. Sistem IIL dapat diterapkan pada jam tangan digital, konverter A/D dan D/A, RAM dan Mikroprosesor.
Masing-masing elektroda grbang dan landasan membentuk kapasitor MOS yang dapat menyimpan muatan . Kalau logika 1 dimasukkan pada sumber, muatan disimpan oleh kapasitor terdekat dengan sumber, asal tegangan diberikan ke elektroda pertama E1.
Kalau secara serentak tegangan ini dihilangkan dari E1 dan diberikan ke E2, maka muatan tersebut akan bergerak dari E1 ke E2, demikian seterusnya. Oleh karena itu CCD digunakan sebagai register geser dan mempunyai kerapatan yang tinggi, tentu dengan biaya yang terjangkau. CCD merupakan unipolar.
Operasi arus searah ( dc ) dari CCD tidak mungkin dilakukan. Pembawa-pembawa yang ditimbulkan secara teknis terperangkap dalam kanal energi potensial yang kosong dan pada saat yang sama mrubah keadaan logika dari 0 ke 1. Gejala perubahan ini dinamakan pengaruh arus gelap yang dapat menentukan batas bawah frekuensi clock ( 50 KHz samapai 1 MHz ).
Sel CCD tidak memerlukan daya yang stasioner, karena daya didipasikan hanya untuk pengisian kapasitansi sel aktif. Akibatnya batas atas dari frekuensi clock ( 1 sampai 10 MHz ) mungkin ditentukan oleh disipasi daya maksimum yang diperkenalkan. Suatu kenaikan frekuensi akan mengurangi efesiensi perpindahandari sel 1 ke sel berikutnya. Sehingga batas atas frekuensi dapat pula dibatasi oleh titik, dimana kehilangan perpindahan menjadi tidak dapat diterima.
2. STRUKTUR CCD
Peralatan kopel muatan tidak dapat dirakit dari komponen-komponen diskrit, karena suatu kanal kontinyu tunggal diperlukan untuk menkopel antara daerah dibawah elektroda-elektroda. Gerbang-gerbang harus dipisahkan oleh jarak yang sangat sempit ( sekitar 1 um).
Celah yang sangat sempit ini sulit sekali di-etsa secara andal karena adanya tidak kesempurnaan kedok (mask), cacat pada fotoemulsi, partikel debu dan sebagainya. Sejumlah metode fabrikasi alternatif telah dikembangkan dengan mengguakan elektroda logamgerbang-gerbang polisilikon, penanaman ion dan kombinasinya agar dapat menghindari kesulitan-kesulitan diatas.
3. ORGANISASI MEMORI CCD
Pengingat CCD menjebatani perbedaan antara RAM dan pengingat piringan magnetik berkala tetap ( disk ). Pengingat CCD lebih murah dibandingkan dengan RAM, tetapi waktu aksesnya lebih lambat karena operasinya secara seri. Dibandingkan dengan generasi sebelum RAM, yaitu pengingat piringan magnetis, CCD lebih mahal tetapi lebih cepat. Penggunaannya menggantikan register geser yang relatif lebih mahal.
Kerena pengingat CCD bekerja secara seri, maka informasi yang harus digeserkan ketempat keluaran sebelum dibaca. Sehingga waktu aksesnya lebih lama dibandingkan dengan pengingat RAM. Hal ini juga tergantung kepada bagaimana CCD tersebut ditata/ diorganisasikan.
Tiga Organisasi yang umum digunakan :
a. Operasi yang berliki-liku (Serpentive)
Suatu organisasi sinkron dimana data digeserkan dari sel satu ke sel barikutnya, yang panjang pada konfigurasi register geser resirkulasi. Perpindahan sel satu kesel berikutnya sangat efisien.
Dimana batasan-batasan yang diakibatkan olehketidakefisienan dan karena timbulnya arus gelap mempersyaratkan agar muatan yang tersimpan harus digantikan oleh penguat yang segar.
Konfigurasi ini merupakan yang paling sederhana dibuat dibandingkan dengan dua organisasi yang lain.
b. LARAM (Line- Adrressable Random Access Memory)
LARAM adalah organisasi yang di optimasikan untuk memberikan waktu akses yang singkat. Organisasi ini terdiri dari sejumlah pengingat resirkulasi CCD singkat yang bekerja secara pararel, yang meliputi baris-baris masukkan dan keluara yang umum.
Suatu dekoder digunakan untuk mengalamatkan setiap register secara acak sehingga dinamakan LARAM.
c. Organisasi SPS (Seri-Pararel-Seri)
Konfigurasi ini menggambarkan suatu bentuk masukan bit yang di susun secara pararel lalu kemudian disimpan kedalam register vertikal dan kemudian dipindahkan ke register keluar horisontal lalu keluaranya digeser secara seri dan kemudian masuk kedalam sistem.
Beberapa keuntungan dari SPS adalah daya yang rendah, hilangnya penguat geser didalam, kapasitansi clock yang rendah, dan kecepatan yang sangat tinggi.
4. INTEGRATED INJECTION LOGIC (IIL)
Sebab-sebab MOSFET lebih dominan dalam teknologi LSI adalah :
- a. MOS memerlukan luasyang lebh kecil dibanding BJT.
- b. Disipasi daya MOS jauh lebih kecil.
- c. BJT memerlukan difusi isolasi yang memerlukan ruang serpih lebih besar, sedangkan MOS tidak memrlukan isolasi.
- d. BJT menggunakan thanan difusi yang memerluakan ruang silikon yang besar.
IIL dibuat dengan menggunakan teknologi bipolar dan menggabungkan (marger) beberapa komponan semikonduktor. IIL terdiri dari transistor PNP yang berperan sebagai injector arus untuk mengumpan arus basisi untuk inverter transistor NPN multi kolektor.
fabrikasinya hanya memerlukan proses kedok (mask) yang lebih sedikit dibanding BJT standar. kerapatan kemasan lebih tinggi dari BJT (300 gerbang/mm2), sebanding dengan MOSFET.
5. RANGKAIAN IIL
Sistem IIL bisa dipergunakan dalam pembuatan gerbang inverter, gerbang NAND, NOR, AND OR INVETER (AOI) dan flip-flop. Sistem IIL dapat diterapkan pada jam tangan digital, konverter A/D dan D/A, RAM dan Mikroprosesor.
