Resistor Transistor LogicAgeng Rikhmawan ( 5301405014 )Bayu Tri Prasojo ( 5301407035 )Imam Rudy Pradana ( 5301405014 )

DefinisiLogika resistortransistor atau sering disebut dengan RTL adalah sebuah keluarga sirkuit digital yang dibuat dari resistor sebagai jaringan masukan dan transistor dwikutub (BJT) sebagai peranti sakelar. RTL adalah keluarga logika digital bertransistor yang pertama, keluarga yang lain adalah logika diodatransistor (DTL) dan logika transistortransistor (TTL)

Suatu gerbang RTL terdiri dari N transistor yang emitternya dihubungkan ke ground dan collectornya terhubung melalui tahanan collector yang sama kecatu daya. Tegangan input Vi( i=1,2,N) menggambarkan level logika yang diberikan pada bese melalui tahanan R bBila kita mengambil logika positif, gerbang memperlihatkan logika NOR

Pada logika positif, false = 0 pada masukkan agar membuat transistor cut-off. VH adalah tegangan yang diberikan pada masukkan untuk membuat transistor saturasi. VL disini harus kurang dari tegangan tertentu dan VH harus lebih besar dari tegangan tertentu. Dalam hal ini VL< VH , tegangan cut-in dan VH> tegangan yang diberikan pada Rb yang membawa transistor pada keadaan saturasi.

Setiap input diimplementasikan dengan satu resistor dan satu transistor. Kolektor-kolektor dari masing-masing transistor dihubungkan menjadi satu pada output. Besar Tegangan untuk rangkaian adalah 0,2 V untuk level low dan mulai 1 sampai 3,6 V untuk level high.

Analisis dari gerbang RTL sangat sederhana. Jika ada satu input gerbang RTL yang high,maka transistor yang bersangkutan akan menuju ke keadaan saturasi. Hal ini menyebabkan output akan low, tanpa perlu melihat keadaan transistor lain. Jika semua input low yaitu sekitar 0,2 V, maka semua transistor akan dalam keadaan cut off karena VBE< 0,6 V. Hal ini akan menyebabkan output dari rangkaian akan high, dengan besar tegangan mengacu pada teganganVCC

KELEBIHANKelebihan utama dari RTL adalah jumlah transistor yang sedikit, dimana ini merupakan hal penting sebelum adanya teknologi sirkuit terintegrasi, dimana gerbang logika dibangun dari komponen tersendiri karena transistor merupakan komponen yang relatif mahal.

IC logika awal juga menggunakan sirkuit ini, tetapi dengan cepat digantikan dengan sirkuit yang lebih baik, seperti logika diodatransistor R dan kemudian logika transistortransistorr, dikarenakan dioda dan transistor tidak lebih mahal dari resistor dalam IC.

KETERBATASANKekurangan paling jelas dari RTL adalah borosan dayanya yang tinggi ketika transistor menghantar untuk mengambil alih resistor panjar keluaran. Ini membutuhkan lobih banyak arus yang harus dicatu ke RTL dan lebih banyak bahang yang hapus dibuang dari RTL.

Kebalikannya, sirkuit TTL meminimalkan kebutuhan tersebut. Pembatasan lain dari RTL adalah sebaran masuk (fan-in) yang terbatas, tiga masukan menjadi batas untuk banyak desain sirkuit untuk operasi normal sebelum kehilangan kekebalan akan desah. Rangkaian terintegrasi NOR RTL standar dapat menggerakan hingga tiga gerbang serupa. Sebagai alternatif, ini cukup untuk menggerakan dua penyangga yang bisa menggerakan 25 keluaran lainnya.

Mempercepat RTLBerbagai produsen menggunakan metode berikut untuk mempercepat RTL. Menempatkan kondensator berjajar dengan setiap resistor masukan dapat mengurangi takut yang dibutuhkan tingkat penggerak untuk memanjar balik pertemuan basis-emitor tingkat digerakkan. RTL yang menggunakan teknik ini disebut dengan RCTL (resistor capacitor transistor logic).

Menggunakan tegangan catu kolektor yang tinggi dan dioda pemangkas mengurangi waktu pengisian kapasitas liar. Susunan ini mensyaratkan dioda memangkas kolektor ke level logika yang telah didesain. Susunan ini juga digunakan pada DTL (logika dioda-transistor).

Fabrikasi IC RTLRangkaian terintegrasi termasuk kelompok monolitik jika semua komponen atau elemen (diode, transistor, resistor, kapasitor dan seterusnya) terbuat dan terdifinisi dalam satu permukaan keping semikonduktor yang disebut sebagai chip. Pada IC monolitik semua komponen tersebut dibuat dalam waktu yang bersamaan termasuk interkoneksi antar komponen.

Piranti elektronika ini merupakan rangkaian elemen aktif seperti transistor dikombinasikan dengan komponen lain seperti resistor, kapasitor dan induktor. Secara praktis masing-masing komponen dapat diproduksi secara terpisah (diskrit) kemudian dirangkaikan dengan menghubungkannya dengan kawat logam. Konsep dasar ini tetap digunakan dalam sistem elektronika-mikro seperti telah direalisasi dalam bentuk IC. Perbedaannya adalah bahwa semua komponen dan interkoneksi antar komponen dibuat dalam satu permukaan substrat

Resistansimenunjukkan besarnya energi yang terdesipasi oleh elektron saat mereka bergerak melalui struktur atom konduktor. Dalam bentuk diskrit resistor terbuat dari karbon atau bahan lain yang bukan penghantar yang baik. Dalam elektronik-mikro resistor merupakan lapisan tipis suatu tipe semikonduktor dikelilingi oleh semikonduktor tipe lain. Diskrit disini artinya tidak saling berhubungan (lawan dari kontinyu).

TransistorPada elektronika-mikro, transistor dibuat di atas kristal silikon tunggal melalui serangkaian langkah pabrikasi. Pada gambar diperlihatkan skema transistor bipolar NPN dan PNP yang dibuat pada substrat kristal tunggal silikon tipe-p.

Untuk mendifinisikan elemen dasar pada transitor yaitu basis, emitor dan kolektor, daerah berbentuk pulau-pulau kecil tipe-p dan tipe-n didifinisikan sesuai dengan desain. Pada transistor npn (gambar sebelah kiri), tegangan positif diberikan pada basis dan kolektor, dan sebagai hasilnya lubang akan mengalir dari basis ke emitor dan elektron diinjeksi dari emitor ke basis.

Sebagian elektron yang terinjeksi akan berpindah ke kolektor melalui basis, dan arus emitor ke kolektor ini akan lebih besar dibandingkan arus emitor ke basis. Piranti ini akan memberikan penguatan, isyarat kecil yang dikenakan pada basis akan mengontrol isyarat besar pada kolektor. Proses serupa akan terjadi pada transistor tipe pnp.

MonolitikDi dalam IC Monolitik, semua komponen difabrikasi dengan proses difusi pada chip silikon tunggal.Interkoneksi di antara komponen dilakukan di atas permukaan struktur, dan pengawatan sambungan eksternal dihubungkan dengan terminal.

Bahan dasar sebuah substrat adalah semikonduktor kristal tunggal yang dipotong-potong menjadi beberapa keping wafer. Ukuran sekeping wafer mempunyai tebal 0,2 mm dan diameter 2 cm sampai 12 cmDi atas keping wafer ini kemudian dibuat rangkaian rangkaian yang diinginkan. Sekeping wafer dibagimenjadi sejumlah chip yang berukuran 10 mm x 10mm. Chip-chip ini selanjutnya dirakit menjadi sebuah package (kemasan).Dasar-dasar Fabrikasi IC

Ada aturan disain (design rule) agar sesuai dengan toleransi peralatan proses fabrikasi. Disainer rangkaian terintegrasi menggambar pola berdasarkan aturan itu.Menggambar pola rangkaian dapat dilakukan secara manual atau dibantu komputer. Tujuannya agar disainer dapat menggunakan fasilitas proses fabrikasi dengan baik dalam merealisasikan IC.

Divais dapat direalisasikan menjadi rangkaian terintegrasi dengan beberapa teknologi, antara lain teknologi bipolar dan teknologi MOS. Teknologi bipolar mempunyai keterbatasan untuk rangkaian yang padat. Teknologi MOS berkembang untuk rangkaian terintegrasi padat seperti VLSI.

Berawal dengan wafer silikon kristal tunggal, pengolahan yang tercantum di atas tadi dapat dipakai untuk menghasilkan divais diskrit yang berfungsi (yaitu, dioda dan transistor individual) dan IC. Divais atau IC ini dalam bentuk wafer, dengan puluhan, ratusan, atau bahkan ribuan divais atau IC pada wafer silikon yang sama.

Wafer itu kemudian harus dipotong-potong untuk mendapatkan dice atau chip. Chip ini kemudian dijadikan kapsul (encapsulated) atau dikemas (packaged), dengan bermacam-macam kemasan dengan metoda pengemasan yang ada.

Proses Pabrikasi ICProses pabrikasi IC secara berturutan dapat dijelaskansebagai berikut :1. Proses desain rangkaian dengan komputer.2. Pola yang dihasilkan digunakan sebagai dasar pembuatan masker. Paling tidak harus disediakan lima jenis masker, yaitu masker isolasi, masker polisilikon, masker pengangkatan-oksida, masker metalisasi dan masker pelindung.3. Wafer silikon sebagai substrat dari rangkaian dihasilkan dari proses pengirisan batang kristal menjadi keping tipis, melalui proses penggosokan, pencucian dan oksidasi sehingga siap untuk proses langkah pertama.4. Dilakukan uji-jolok terhadap wafer untuk menyeleksi rangkaian yang baik.

Proses fabrikasi biasanya diaplikasikan berkali-kali secara berturut-turut, terutama dalam kasus IC, dimana sebanyak 20 pengulangan dari langkah langkah fotolitografi, oksidasi, implantasi ion, dan difusi yang bisa dilakukan.

FotolitografiSatu langkah penting dalam proses pendefinisian struktur elemen sesuai dengan desain rangkaian adalah proses fotolitografi yang merupakan proses dimana pola mikroskopik yang telah didesain dipindahkan dari masker ke permukaan wafer dalam bentuk rangkaian nyata.

Proses fotolitografi pembentukan pola oksida :1. Lapisan Oksida di atas wafer,2. Deposisi lapisan peka cahaya (fotoresis),3. Penyinaran dengan UV melalui masker,4. Setelah melalui proses pengembangan bagian yang tersinari akan larut kemudian diikuti proses pengerasan fotoresis,5. Proses etsa, yaitu penggerusan SiO2 dengan memasukkan ke larutan HCl,6. Pengangkatan fotoresis melalui perlakuan kimia

Ada tiga tujuan dasar pengemasan :1. Membuat kapsul pada chip untuk melindungi chip dari pengaruh lingkungan.2. Memberikan kemudahan akses ke beberapa bagian dari chip melalui struktur pin sedemikian rupa sehingga divais dapat dengan mudah ditancapkan (plug) pada ataudihubungkan pada bagian yang lain dari suatu sistem.3. Memberi fasilitas heat transfer untuk keluar dari divais ke udara.Pengemasan

Sekuian