РПЗУ-ЭС на МНОП-транзисторах

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

Для построения памяти типа РПЗУ-ЭС широко используют транзисторы МНОП (от слов металл-нитрид-оксид-полупроводник) с двухслойным подзатворным ди­электриком. На поверхности кристалла находится тонкий слой диоксид кремния S/0₂, дальше — более толстый слой нитрида кремния S/₃A/₄, а затем уже металличе-

Элемент памяти на МНОП-транзисторе работает в следующих режимах: про­граммирования, хранения, считывания и стирания информации.

Программированием называется процесс занесения заряда под затвор транзи­стора. При этом к затвору и-канального МНОП-транзистора, в котором создается за­ряд, прикладывают положительный импульс напряжения амплитудой около 20 В. Под действием сильного электрического поля электроны обретают достаточную энергию и туннелируют из подкладки через тонкий слой оксида толщиной около 5 нм в слой нитрида, где они захватываются "ловушками". В нитриде появляется непод­вижный отрицательный заряд, выполняющий функцию носителя информации. Счи­тают, что наличие заряда отображает лог. 0, а его отсутствие — лог. 1. Транзистор, в котором заряд отсутствует, открывается рабочим сигналом. В и-канальных МНОП- транзисторах заряд экранирует действие положительного напряжения на затворе и соответственно повышает пороговое напряжение настолько, что рабочий сигнал не

может открыть транзистор

Итак, в зависимости от состояния транзистора при подаче на его затвор напря­жения считывания U_C4 (по координате Х_х) в разрядной шине У, ток протекает или нет Усилитель считывания трансформирует состояние разрядной ши­ны в выходное напряжение высокого (ток протекает) или низкого (ток отсутствует) уровней.

Если транзистор имеет заряд в диэлектрике, то есть находится в состоянии лог. О, то для его перехода в состояние "1" накопленный заряд вытесняют из-под затвора отрицательным импульсом напряжения 30-40 В, который подается на за­твор относительно подкладки. Такой процесс называют режимом стирания.

РПЗУ на ЛИЗМОП-транзисторах

и с И 3 с

а б в а, 6 — топология транзистора с одним и двумя затворами; в — схема с одним затвором; г — схема с двумя затворами.

Запоминающий элемент типа ЛИЗМОП — это МОП-транзистор с индуцирован­ным р- или /i-каналом. Металлический затвор этого транзистора размещен в толще диэлектрика (обычно диоксида кремния) и не имеет металлического вывода. Этот затвор называется плавающим (ПЗ). От кристалла ПЗ отделен диэлектриком тол­щиной 0,1 мкм

При наличии заряда на ПЗ образуется проводящий канал и транзистор от­крыт— это соответствует записи лог. 1; при отсутствии заряда транзистор закрыт (записан лог. 0).

В режиме программирования на исток и сток транзистора относительно подкладки подается положительный им­пульс напряжения амплитудой 25 В. На обратно смещенных n-р-переходах исток- подкладка и сток-подкладка возникает процесс лавинной инжекции заряда (отсюда происходит обозначение транзистора ЛИЗМОП). Часть электронов попадает на ПЗ; в результате наложения на ПЗ отрицательного заряда пороговое напряжение на пе­редаточной характеристике смещается в область более высокого уровня (сдвиг вправо), что соответствует записи лог. 0. Отсутствие зарядов электронов на ПЗ со­ответствует записи лог. 1.

Стирание записанной информации состоит в вытеснении заряда из ПЗ. Эту операцию в транзисторах ЛИЗМОП осуществляют двумя методами: в группе РПЗУ-ЭС — импульсом напряжения, который подается на затвор; в группе РПЗУ-УФ— с помощью ультрафиолетового (УФ) облучения сквозь прозрачное стекло в крышке корпуса. В первом случае накопленные на ПЗ электроны вытесня­ются в подкладку электрическим полем и восстанавливается состояние "1". Во вто­ром случае электроны рассасываются с ПЗ в подложку в результате усиления теп­лового движения за счет полученной от источника УФ-излучения энергии.

Режим считывания осуществляется так же, как и в микросхеме РПЗУ на МНОП- транзисторах. В режиме хранения обеспечивается отсутствие напряжения на элек­тродах ЭП с тем, чтобы исключить рассасывание заряда на ПЗ в диэлектрической

среде.

В энергонезависимой постоянной памяти широко используют режим импульс­ного питания: напряжение подается только на ту микросхему памяти, к которой име­ется обращение. Это во много раз уменьшает энергопотребление, улучшает тепло вой режим ИМС и повышает их надежность.

Flash-память

Флэш-память (Flash Memory) использует ЭП на транзисторах ЛИЗМОП с элек­трическим стиранием и записью информации. Она относится к постоянной памяти типа EEPROM, однако ряд архитектурных и функциональных особенностей позво­лили выделить флэш-память в отдельный класс. Флэш-память использует наряду с традиционными адресными и управляющими сигналами специальные команды. Информация в микросхемах флэш-памяти записывается и сохраняется в блоках оп­ределенного размера, иногда — назначения. При этом стирание информации осу­ществляется или для всей памяти сразу, или для больших блоков; это упрощает схемы ЭП. Флэш-память превосходит EEPROM в том, что не требует специальной аппаратуры для записи или стирания данных.

Различают следующие виды флэш-памяти:

• файловая флэш-память (Flash File) — массив ЭП разделен на блоки одина­кового размера (симметричная архитектура);

• флэш-память с несимметричной архитектурой (8oof Block) — массив ЭП разделен на блоки разного размера; один из блоков имеет аппаратные средства для защиты информации в нем;

• флэш-память с возможностью стирания только всего массива ЭП (Bulk Erase)-,

• флэш-память с возможностью записи информации при различных напряже­ниях программирования (Start Voltage);

• память с использованием новых ЭП с четырьмя состояниями, которые хра­нят по два бита (Strata Flash).

Ко входным сигналам относят:

• СЕ — выбор микросхемы; WE — разрешение записи, ОЕ — разрешение выдачи данных;

• PWD — управление энергопотреблением: PWD = 1 — нормальная работа;

PWD =0 — режим микропотребления (типовое значение тока / = 0,2 мкА, мощность потребления — 1 мВт) и блокировка операций записи и стирания;

• U_RR — вход для подачи напряжения стирания блока или записи байта. Если Urr < Up_R, то изменить данные невозможно;

• U_C(— напряжение питания плюс 5 В;

• GND — корпус микросхемы.

Выход RY / BY (Ready!Busy) показывает состояние автомата WSM. Если

RY/BY = 1, то автомат занят, а если RY/BY = 0, то готов к приему новой команды. Операции в памяти выполняются после записи соответствующей команды:

• "Чтение массива" (код FFH)\

• "Идентификатор" (код 90 Н). Вначале считывается код фирмы- производителя 89Я, затем код микросхемы А2Н. Эти коды позволяют авто­матически определять алгоритм работы с памятью;

• "Чтение регистра состояния" (код 70Н)\

• "Сброс регистра состояния "RGS' (код ЗОЯ);

• "Установка стирания" (код 20//); "Подтверждение стирания" (код D0H). Ко­манды следуют одна за одной;

• "Приостановить стирание" (код ВОН); "Возобновить стирание" (код D0Я);

• "Установить запись байта" (код 40Я); "Запись".

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?