Главная страница
Навигация по странице:

  • 22.1. Основные параметры и виды ЗУ

  • 22.5. Основные структуры оперативных

  • Основы электротехники. Учебник для высшего профессионального образования вт. Еременко, А. А. Рабочий, А. П. Фисун и др под общ ред вт. Еременко. Орел фгбоу впо Госуниверситет унпк, 2012. 529 с


    Скачать 7.28 Mb.
    НазваниеУчебник для высшего профессионального образования вт. Еременко, А. А. Рабочий, А. П. Фисун и др под общ ред вт. Еременко. Орел фгбоу впо Госуниверситет унпк, 2012. 529 с
    Дата12.02.2023
    Размер7.28 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаОсновы электротехники.pdf
    ТипУчебник
    #932939
    страница32 из 41
    1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   41
    22. ЗАПОМИНАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА Проектирование сложных цифровых устройств не обходится без применения запоминающих устройств (ЗУ), которые могут сохранять цифровую информацию. Для кратковременного хранения используют регистры, состоящие из множества триггерных ячеек. Если необходимо длительное
    время хранить большие объемы информации, то следует использовать специально предназначенные для этого устройства, в частности микросхемы ЗУ. Это позволяет существенно упростить аппаратную часть электронных узлов и блоков. Для целей хранения цифровой информации сейчас разработано большое число технических решений, причем эта часть электроники бурно развивается по пути увеличения объемов информации, уменьшения габаритов устройств, повышения надежности долговременного хранения (СD-диски, брелки, и т. п. Рассмотрим лишь принципы построения и использования полупроводниковых ЗУ, те. устройств, выполненных в виде интегральных микросхем [33].
    22.1. Основные параметры и виды ЗУ
    1. Емкость ЗУ. Единица измерения – 1 бит (разряд, ми битное слово – байт. 2 бит = 1024 бит = 1 Кбит 2 бит = 1048576 бит =
    = 1 Мбит.
    2. Организация ЗУ – это число кодовых слов с указанием их разрядности (длины. М = N X L, где N – число кодовых слов, L– число разрядов в коде. Например, М = 256 бит это могут быть ЗУ с организацией. Структура этих ЗУ будет разная, как и цоколевка корпуса микросхемы, и разные схемы соединения с другими элементами.
    3. Динамические параметры ЗУ характеризуются многими временными параметрами. Из них наиболее важными являются следующие а) время выборки – время от момента подачи на вход ЗУ команды на выдачу информации до момента установления данных на выходе б) время выборки адреса, А, нс в) время выборам схемы, t
    CS
    , нс г) время цикла записи, t
    CYWR
    , нс время от подачи до установления сигналов на управляющих входах в режиме записи д) время цикла считывания (чтения) – время от подачи до установления сигналов на управляющих входах в режиме считывания
    t
    CYRD
    , нс е) емкости входная С, pF; выходная Со, pF; емкость нагрузки, С, pF.
    Следует помнить, что прежде чем считывать информацию из ЗУ, требуется найти ее местоположение, те. определить координаты ячеек, где эта информация находится. Аналогично при записи прежде чем записать (запомнить) нужно указать адрес, куда эта информация должна попасть. Алгоритмы управления процессами записи и считывания можно показать на временных диаграммах изменения сигналов управления (риса) б) АДРЕСА) A t
    0
    t
    0
    ДАННЫЕ) RD
    0 t
    0
    t

    ЗАПИСЬ
    (WR) t CS t
    0 0
    “ МЕСТО D
    (CS) t t
    0 t
    ГЗ
    0 ГС Рис. 22.1.
    Временные диаграммы изменения сигналов управления записью информации в ЗУ (аи считыванием (б) На диаграммах обозначено А
    – адрес ячейки памяти D – команда на выставление (при записи) или получение (при считывании) данных сигнал готовности к записи RD – сигнал готовности к чтению (считыванию сигнал, определяющий микросхему, с которой нужно работать в данный момент времени t
    ГЗ
    – момент готовности к записи ГС
    – момент готовности к считыванию. На диаграммах видно, что в ЗУ операции сданными осуществляются только в те моменты времени, когда на входах управления установлены все необходимые логические сигналы. Это необходимо для обеспечения надежной работы ЗУ. По выполняемым функциям различают оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) (соответствующая английская аббревиатура и ROM). Оперативные ЗУ используют для временного хранения информации, полученной в процессе работы. ОЗУ могут быть статическими и динамическими. В статических ОЗУ записанная информация хранится в виде состояния триггерных ячеек памяти и при ее считывании не разрушается. Она разрушается, когда выключается напряжение питания или ее принудительно удаляют
    стирают. В динамических ОЗУ информация хранится в виде заряда конденсатора и постоянно циркулирует в массиве конденсаторов, выделенном для её хранения. Считывание из динамического ОЗУ разрушает информацию и для восстановления её нужно периодически перезаписывать, (осуществлять регенерацию – подкачку. Широко распространенные простые запоминающие ячейки статических ОЗУ в виде триггерных схем выполняют на МОП-транзисторах либо на биполярных транзисторах. Для обеспечения доступа к ячейкам памяти триггерные схемы снабжаются адресными и разрядными шинами проводниками) и шинами питания. Совокупность сигналов, подаваемых извне на эти шины схемами управления, должна обеспечивать выполнение следующих режимов работы ОЗУ хранение, считывание, запись. Для динамических ячеек памяти к этим режимам добавляется регенерация.
    22.2. Статические ОЗУ Упрощенные структурные схемы триггерных ячеек статических ОЗУ показаны на рис. 22.2.
    п п
    Р
    ш1
    Р
    ш0
    R
    1
    VT
    2
    VT
    4
    R
    0
    R
    1
    R
    2
    Р
    ш0
    Р
    ш1
    VT
    1
    VT
    6
    VT
    1
    VT
    2
    K
    1
    K
    0
    VT
    3
    VT
    5
    Ах А Ау
    а) б) Рис. 22.2.
    Структурные схемы триггерных ячеек памяти на МОП-транзисторах (аи на биполярных транзисторах (б) В схеме риса
    1
    ,
    6
    ,
    3
    и Т (МОП-транзисторы с индуцированным каналом типа) работают в ключевом режиме. Т,
    4
    (МОП-транзисторы с встроенным каналом типа) выполняют роль резисторов в триггерной схеме, так как обладают начальной прово- димостью.
    Работаячейки поясняется таблицей истинности (табл. 22.1).

    Таблица 22.1
    Таблица истинности ячейки памяти (рис. 22.2) В режиме хранения на адресной шине нуль (АТ и Т закрыты, ячейка отсоединена от шин Р
    Ш1
    и Р
    Ш0
    . При этом на разрядных шинах потенциал равен 0, так как ключи К и К замкнуты. Пусть в режиме Хранение единицы Т открыта Т – закрыт, т.к. потенциал затвора Т равен потенциалу стока Т (это подтверждение принятого положения. В режиме считывания сначала импульсом заряжаются до уровня «1» разрядные шины Р
    ш1
    ,Р
    ш0
    , затем подается потенциал на адресную шину (А, транзистор Т открывается и подключает Р
    ш1
    к точке управления триггером (к стоку транзистора Т, при этом открытый транзистор Т подключается к разрядной шине Р
    ш1
    . Заряд, присутствовавший на Р
    ш1
    , создает импульс тока вцепи разрядная шина – общая шина через открытые транзисторы Т,
    3
    Протекание импульса тока является признаком считывания
    «1» для усилителя считывания, подключенного к разрядным шинам на схеме не показан. Режим записи например, при записи «0» на Р
    ш0
    устанавливается, на Р
    ш1
    – «1», те. ключ К размыкается, ключ К – замыкается. Затем подается «1» на шину АТ и Т открываются и подключают соответствующие электроды (сток Т и затвор Т) к потенциалу “0”. Т закрывается, напряжение на его стоке увеличивается – открывается Т, при этом закрывается Т (на его электродах напряжения сравниваются. Ячейка приняла положение записанного «0». Смена потенциала «1» адресной шины на нулевой потенциал (установка «0») переводит ячейку в режим Хранение нуля, так как транзисторы Т,
    6
    отключают ячейку от Р
    ш0
    и Р
    ш1
    Запоминающий (статический) элемент ОЗУ на биполярных транзисторах (рис. 22.2, б) также представляет собой триггерную ячейку, собранную на двух многоэмиттерных транзисторах с перекрестными базовыми связями. Различные сочетания управляющих сигналов, подаваемых на шины Ах, Ау, Р
    ш1
    , Р
    ш0
    , позволяют устанавливать режимы записи, хранения и считывания.
    22.3. Динамические ОЗУ В динамических ОЗУ используют ячейки памяти, в которых уровень «1» или «0» отождествляется с наличием или отсутствием заряда конденсатора, образованного структурой транзисторов при обратных смещениях. Так как заряд не может долго храниться, следует периодически производить регенерацию зарядов, что осуществляется специально организованным управлением. По этой причине для таких ОЗУ нужно иметь режимы хранение, считывание, запись и регенерация. Основное достоинство динамических ОЗУ – более высокая информационная емкость почтив раза. Недостаток – усложнение управления из-за необходимости регенерации. Простейший запоминающий элемент динамического ОЗУ может быть построен на одном МОП-транзисторе (риса. Используется заряд-разряд конденсатора ёмкостью ≤ р. Величина приращения напряжения оказывается очень малой (0,2 – В. Поэтому это напряжение должно быть хорошо усилено – это влечет усложнение усилителей считывания. При считывании происходит разрушение информации, поэтому ее надо восстанавливать.
    Р
    ш
    Р
    ш1
    VT
    1
    Р
    ш0
    VT
    С
    з
    С
    рш
    С
    кб
    А
    ш
    VT
    2
    а) б) А
    ш
    Рис. 22.3. Простейшие ячейки памяти динамических ОЗУ а) на МДП – транзисторе б) на биполярном составном транзисторе В схеме риса запоминание «1» или «0» – это наличие или отсутствие заряда на конденсаторе С
    з
    . В режиме записи сигнал, поданный на адресную шину А
    ш
    , разрешает доступ к С
    з
    (транзистор VT открыт, заряд с разрядной шины Р
    ш
    переходит на С
    з
    (больший заряд считается «1», меньший – «0»). В режиме cчитывания заряд с С
    з переходит на емкость С
    рш
    (которая является паразитной ёмкостью разрядной шины, причем С
    рш
    >> С
    з и равна нескольким р. Такое построение позволяет получить ОЗУ, обладающее большой информационной емкостью (несколько Мбит), но невысокой надежностью. Для построения динамических ОЗУ на биполярных транзисторах используется специальная технология, при которой на кристалле формируется запоминающий элемент в виде емкости коллектор – база сдвоенного транзистора (рис. 22.3, б. Величина ёмкости С
    кб
    – около. В период хранения конденсатор хранит поданный на него заряда в режиме cчитывания – отдаёт его на разрядную шину.
    22.4. Энергонезависимые ОЗУ Основной недостаток ОЗУ – разрушение информации при снятии напряжения питания. Очевидный (и самый неэффективный) способ преодоления этого недостатка – сочетание ОЗУ и встроенной литиевой батарейки водном корпусе микросхемы. Более оригинальным выглядит использование запоминающих конденсаторов, которые способны сохранять электрическую поляризацию после снятия приложенного электрического напряжения (сегнетоэлектрический эффект. При смене направления вектора напряженности поля в таких конденсаторах меняется направление электрической поляризации кристаллического вещества. Конденсатор при этом имеет два устойчивых состояния и два различных пороговых напряжения перехода из одного состояния в другое и наоборот. Такими свойствами обладают, например, пленки цирконата – титана – свинца ( РТ - керамика,
    ε = 1200). Недостаток – ограниченное число циклов перезарядки, приблизительно 10 10 циклов. Ячейку памяти с таким конденсатором можно представить так, как показано на рис. 22.4, где Ш
    в
    – шина импульсного возбуждения, А
    ш
    – адресная шина, Р
    ш
    – разрядная шина. Можно так построить схемы управления, что при снятии питания конденсатор будет поляризоваться таким образом, чтобы его состояние соответствовало состоянию запоминающей ячейки до отключения питания. Время поляризации примерно 10 – 20 нс, что значительно меньше времени разрушения информации в триггере.
    Рис. 22.4. Структурная схема ячейки памяти на основе запоминающего конденсатора Более перспективными являются ЗУ, сочетающие в себе свойства быстродействия, компактности, технологичности, простоты управления при обеспечении энергонезависимости, те. неразрушения информации в условиях исчезновения напряжения питания. К таким ЗУ относятся, в частности, ОЗУ, называемые в международной терминологии это ЗУ ферроэлектрического типа, PFRAM – разновидность ЗУ ферроэлектрического типа, в которых используются полимерные ферроэлектрические материалы (тонкие плёнки), обладающие свойством образования диполей в своей структуре. Участки сориентированными диполями служат запоминающими элементами ив зависимости от направления поляризации хранят биты информации. Следует заметить, что ЗУ типа PFRAM для построения ОЗУ считаются менее перспективными вследствие их относительно небольшого быстродействия [24].
    MRAM – это магниторезистивные ЗУ. В них запоминающим элементом является участок магнитного материала, способный сохранять приданное ему состояние намагниченности независимо от наличия или отсутствия питания схемы.
    22.5. Основные структуры оперативных
    запоминающих устройств (ОЗУ) Микросхемы ОЗУ могут иметь одноразрядную и многоразрядную словарную) организацию. В структуре одноразрядной организации данные записываются и считываются по одному биту последовательным кодом, что позволяет уменьшить до минимума число вводов и выводов данных. Структура микросхемы статического ОЗУ с одноразрядной организацией имеет вид, показанный на рис. 22.5. Рис. 22.5. Структурная схема одноразрядного статического ОЗУ В схеме обозначено (А
    0
    -А
    3
    ) – адресные входы строк накопительной матрицы (А
    4
    -А
    7
    ) – адресные входы столбцов матрицы DO – выход данных при чтении (считывании DI – вход данных при записи
    W/R – вход сигнала Запись Чтение CS – выбор микросхемы
    УВВ – устройство ввода-вывода. Запоминающий элемент (ЗЭ) представляет собой, например, триггерную схему, изображенную на риса, причем в рассматриваемой схеме ключи выбора столбцов исполняют роль коммутаторов разрядных шин, изображенных на рисунке справа и слева возле каждого ЗЭ. Транзисторы ЗЭ, затворами соединенные с адресной шиной элемента, подключены к шинам возбуждения строк, являющимися выходами дешифратора строк. При возбуждении строки сигналом выборки х
    0
    -х
    15
    , снимаемым с выхода дешифратора адреса строк, ключевые транзисторы открываются и подключают входы-выходы триггера к разрядным шинам. При отсутствии сигнала выборки строк (х) ключевые транзисторы закрыты и триггер изолирован от разрядных
    шин. Для сохранения информации требуется источник питания, те. ОЗУ – энергозависимое. Особенность МОП (КМДП)-триггеров заключается в том, что в режиме хранения они потребляют незначительную мощность от источника питания. В режиме обращения, когда переключаются элементы матрицы, дешифраторы и другие функциональные узлы микросхемы, уровень энергопотребления возрастает на 2 – 3 порядка. Доступ к разрядным шинам столбца со стороны УВВ обеспечивается сигналом С =1, открывающим ключи Т, Т. Настройку УВВ на прием сигнала для записи со входа DI осуществляет сигнал
    W/R = 1. В большинстве микросхем памяти УВВ содержит выходной ключевой усилитель – формирователь, способный принимать три состояния на выходе «0», «1» и третье состояние (высокоомное, имеющее обозначение «Z». По способу управления различают асинхронные и синхронизируемые (тактируемые) ОЗУ. У асинхронных статических ОЗУ сигналы управления могут быть поданы в виде уровней напряжений, соответственно и 1, у тактируемых – в форме импульса. Структура микросхемы статического ОЗУ со словарной организацией представлена на рис. 22.6. Рис. 22.6.
    Структурная схема статического ОЗУ со словарной организацией Сигнал разрешения выхода ОЕ позволяет в режиме хранения запрещать вывод информации при ОЕ = 1 входы-выходы DIO
    0
    - принимают третье состояние, информация на выходе отсутствует. В представленной схеме запись и чтение информации производится восьмиразрядными кодовыми словами, что повышает быстродействие устройства. По количеству адресуемых слови их разрядности
    можно определить, что ёмкость рассматриваемого ЗУ составляет
    2048 Байт (2 КБ) или 16 Кбит. Выбор определенного типа ЗУ при проектировании основывается на оценке их классификационных и статических параметров, перечисленных ниже. Классификационные параметры
    - информационная емкость – число бит
    - число разрядов адреса – число слов адреса
    - число разрядов слова в ЗУ;
    - Кр – коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность- число циклов перепрограммирования
    - Р
    потр
    – мощность потребления в рабочем режиме
    - Р
    нагр
    – мощность потребления в режиме хранения ;
    - время хранения информации (быстродействие. Статические параметры
    - U
    сс
    – напряжение источника питания
    - I
    сс
    – ток потребления
    - U
    ссs
    – напряжение питания в режиме хранения
    - I
    ссs
    – ток питания в режиме хранения
    - U
    1
    – уровень логической 1;
    - U
    0
    – уровень логического нуля.
    22.6. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) ПЗУ предназначены для хранения информации, остающейся неизменной в течение длительного времени или всего времени эксплуатации устройства. Такая информация обычно представляет собой либо кодовые преобразования, либо последовательности кодов управления согласно заданному алгоритму, либо константы, которые требуются для определенных вычислений. В зависимости от технологии записи информации различают три подкласса ПЗУ масочные ПЗУ, программируемые (прожигаемые) ПЗУ, репрограммируемые ПЗУ. ПЗУ обозначают на схемах аббревиатурой ОМ. В масочные ПЗУ (ROM(M)) информация записывается в процессе изготовления микросхем с помощью шаблона (маски. Прожигаемые ПЗУ – это однократно программируемые ПЗУ (программирование
    может делать пользователь. Репрограммируемые ПЗУ – ПЗУ, способные к многократному перепрограммированию. В масочных ПЗУ используется простой принцип программирования заготовка микросхемы (кристалл) формируется со всеми соединениями между элементами, а затем ненужные соединения ликвидируются. Элементами связи могут быть диоды, транзисторы, металлические перемычки и т.п. Фрагмент структуры диодного ROM(M) показан на рис. 22.7. Информация в таких ЗУ представляется в виде наличия или отсутствия соединения между шинами адреса и шинами данных. Используя указанный принцип, разработаем структуру диодного ПЗУ, реализующего произвольную таблицу истинности (табл. 22.2).
    Таблица 22.2
    Таблица истинности диодного ПЗУ Анализ таблицы показывает, что ЗУ должно содержать 32 бита двоичной информации и иметь восьмиразрядный выход, при этом выходное слово должно появляться на выходе при обращении к ЗУ с помощью двухразрядного слова. На основании анализа строим структурную схему на базе координатной сетки, содержащей
    8 столбцов и 4 строки. Используем дешифратор 2-4 для создания адресных шин координатной сетки.
    Масочные ПЗУ (рис. 22.7) применяются для хранения информации, имеющей широкий круг потребителей. В частности, масочные
    ЗУ используют в качестве знакогенераторов кодов для букв различных алфавитов, как таблицы типовых функций и т.п.
    Рис. 22.7. Структурная схема масочного диодного ПЗУ Другим видом однократно программируемого ЗУ являются ЗУ типа PROM. Микросхемы PROM программируются удалением или созданием специальных перемычек. Принцип программирования похож на таковой для масочных ЗУ. В структурах с плавкими перемычками при программировании лишние перемычки удаляются путем расплавления импульсом тока. Плавкие перемычки (металлические или поликристаллические) включаются вцепи диодов или транзисторов. В исходном состоянии запоминающий элемент хранит логическую единицу. После разрушения перемычки запоминающий элемент будет хранить логический нуль. Схемы с создаваемыми перемычками в качестве исходных имеют непроводящие соединители в виде двух встречно включенных диодов либо тонкого диэлектрического слоя. При программировании импульсом повышенного напряжения в первом случае пробивается один из диодов, а во втором – диэлектрический слой, после чего вместе пробоя возникает проводящая перемычка. Принцип программирования в ЗУ типа PROM можно пояснить рис. 22.8. Рис. 22.8. Состояние соединений дои после программирования в структурах с удаляемыми и создаваемыми перемычками ПЗУ типа Ми Р после программирования становятся для потребителя постоянными в буквальном смысле, так как изменить их содержание он не может. Более широкие возможности предоставляют ПЗУ, содержимое которых может изменять сам пользователь с помощью специального оборудования (программаторов. Различают несколько типов таких ПЗУ EPROM, EEPROM, FLASH,
    в которых содержимое может быть изменено путем стирания старой информации и записи новой. В ЗУ типа EPROM стирание выполняется ультрафиолетовым облучением кристалла в специальных устройствах, поэтому на русском языке такие ПЗУ носят название РПЗУ-УФ. В ЗУ типа EEPROM стирание производится электрическим сигналом, поэтому русское название таких микросхем – РПЗУ-ЭС (репрограммируемое ПЗУ с электрическим стиранием, либо ЭСППЗУ (электрически стираемое программируемое ПЗУ. Запись в EPROM и EEPROM производится электрическим сигналом. Следует заметить, что микросхемы EE-
    PROM позволяют осуществить их программирование, не изымая микросхему из устройства, в котором они используются.
    Флэш-память (ЗУ типа FLASH) по основным принципам работы подобна рассмотренным выше ЗУ. Запоминающие элементы памяти
    FLASH подобны применяемым вино ЗУ типа
    FLASH имеют структурные и технологические особенности, существенно улучшающие общие свойства репрограммируемых ЗУ[43]. В РПЗУ носителем информации (запоминающим элементом) является МОП-транзистор, поэтому используются два вида запоминающих элементов
    - на МОП-транзисторах с плавающим затвором (в РПЗУ-УФ);
    - на МНОП (МНДП) - транзисторах (в РПЗУ-ЭС). В таких ЗУ обеспечивается возможность неоднократной записи и считывания информации. РПЗУ способны к многократному (от 25 до 10000 раз) перепрограммированию без потери работоспособности. Это достигается применением управляемых перемычек, функции которых выполняют МНОП-транзисторы и транзисторы n-МОП с плавающим затвором с использованием механизма лавинной инжекции заряда (ЛИЗМОП). Виды структур элементов памяти РПЗУ – структуры транзисторов типа МНОП (МНДП) и ЛИЗМОП представлены на рис. 22.9. В рассматриваемых структурах процесс программирования – это занесение заряда под затвор. Для этого, например, в транзисторах типа р-МОП между затвором и подложкой дается импульс напряжения отрицательной полярности с амплитудой 30 – 40 В.
    Рис. 22.9. Структура и условные обозначения полевых транзисторов а) типа МНОП; б) с двумя затворами (плавающими управляющим) При этом под действием сильного электрического поля электроны преодолевают тонкий слой SiO
    2
    и скапливаются у границы слоя
    Si
    3
    N
    4
    . Накопленный заряд снижает пороговое напряжение открытия транзистора, снижая сопротивление канала между истоком истоком. Наличие заряда под затвором соответствует состоянию логической
    «1». Логическому «0» соответствует состояние транзистора без заряда в диэлектрике под затвором. Для того, чтобы этого достигнуть подают на затвор импульс положительной полярности с амплитудой
    (30 – 40) В. Электроны при этом вытесняются в подложку. Передаточная характеристика смещается в область высоких пороговых напряжений. Таким образом, вытеснение заряда из подзатворного диэлектрика это режим стирания. Режим программирования истирания можно осуществить с помощью напряжения одной полярности (отрицательной для р-МНОП, положительной для n-МНОП). В этом случае используется явление лавинной инжекции электронов под затвор, которая происходит, если (для р-МНОП) к истоку истоку приложить импульс отрицательного напряжения (30 – В, а затвори подложку соединить с корпусом. В результате электрического пробоя переходов исток-подложка и сток-подложка происходит лавинное размножение электронов и инжекция некоторых из них, обладающих достаточной энергией, на границу между слоями диэлектрика. В результате происходит запись единицы, те. снижение порогового напряжения открытия транзистора. Для стирания достаточно подать импульс отрицательного напряжения на затвор. При этом электроны вытесняются в подложку, что вызывает увеличение модуля порогового напряжения открытия транзистора (возникает состояние логического «0»). В режиме считывания на затвор подают напряжение, значение которого лежит между двумя пороговыми уровнями. Если в запоминающий элемент была записана логическая «1», транзистор откроется, если логический «0» – нет. Вариант элемента памяти (ЭП) по структуре ЛИЗМОП с двойным затвором (рис. 22.9, б) представляет собой n-МОП-транзистор, у которого в подзатворной области диэлектрика SiO
    2
    сформирована область из металла или поликристаллического кремния – плавающий затвор (ПЗ). В режиме Программирование на управляющий затвор, истоки сток подают напряжение (21 – 25) В положительной полярности. В обратно смещенных р – переходах возникает процесс лавинного размножения носителей заряда и часть электронов инжектируется в ПЗ. В результате накопления на ПЗ отрицательного заряда передаточная характеристика транзистора смещается в область высокого порогового напряжения (пороговое напряжение открытия транзистора увеличивается, что соответствует записи логического «0». В режиме Стирание происходит вытеснение заряда из области
    ПЗ: в РПЗУ-ЭС – электрическим сигналом, в РПЗУ-УФ – с помощью облучения ультрафиолетовыми лучами. В первом случае импульсом положительного напряжения, подаваемым на управляющий затвор, снимают заряд электронов с ПЗ, восстанавливая низкий уровень порогового напряжения, что соответствует состоянию логической «1». В структурах РПЗУ-УФ при облучении электроны рассасываются с ПЗ в подложку вследствие усиления теплового движения за счет энергии, полученной от источника УФ излучения. Режим
    «Cчитывание» осуществляется также, как в ЭП на МНОП- структурах. Режим Хранение обеспечивается отсутствием напряжений на электродах ЭП для того, чтобы исключить рассасывание заряда, имеющегося в диэлектрической среде. Время сохранения заряда для некоторых схем составляет несколько тысяч часов, для других – годы. Например, микросхема РПЗУ-УФ типа К573РФ6 имеет гарантийный срок хранения информации без питания 5 лет.
    1   ...   28   29   30   31   32   33   34   35   ...   41


    написать администратору сайта