Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

ЗУ типов EPROM и EEPROM

В репрограммируемых ЗУ типов EPROM и EEPROM возможно стирание старой информации и замена се новой в результате специального процесса. В ЗУ типа EPROM старая информация стирается путем засвечивания кристалла через прозрачное окно мощным ультрафиолетовым излучением. В ЗУ типа EEPROM стирание осуществляется подачей специальных электрических импульсов.

Запоминающими элементами современных репрограммируемых ЗУ являются транзисторы типов ЛИЗМОП (добавление ЛИЗ к обозначению МОП происходит от слов Лавинная Инжекция Заряда) и МНОЙ. МНОП-транзистор отличается от обычного МОП-транзистора двухслойным нодзатворным диэлектриком. На поверхности кристалла расположен тонкий слой диоксида кремния SiO2, далее более толстый слой нитрида кремния Si3N4 (отсюда буква "Н" в аббревиатуре МНОЙ) и затем уже затвор (рис. 4.6, а).

При создании электрического поля достаточно высокой напряженности носители заряда могут проходить через тонкую пленку оксида толщиной не более 5 нм и скапливаться на границе раздела слоев. После снятия электрического поля заряд остается захваченным приграничным слоем нитрида кремния и уже не рассасывается. Этот заряд и является носителем информации, хранимой МНОП-транзистором. В зависимости от направленности электрического поля можно создавать заряд любого знака. Для МНОП-транзистора с n-каналом отрицательный заряд на границе раздела слоев повышает пороговое напряжение (компенсирует воздействие положительного напряжения на затворе, отпирающего транзистор). В результате рабочие напряжения на затворе транзистора не в состоянии его открыть.

При программировании ЗУ используют относительно высокие напряжения, около 20 В. После снятия напряжения прохождение носителей заряда через диэлектрик прекращается и заданное транзистору пороговое напряжение остается неизменным. ЗУ на основе МНОП-транзисторов может хранить записанную информацию десятками лет.

Структура МНОП-транзистора (а) и ЛИЗМОП-транзистора (б)

Рис. 4.6. Структура МНОП-транзистора (а) и ЛИЗМОП-транзистора (б)

Чтобы стереть записанную информацию, необходимо удалить носители заряда из приграничной области. Для этого подается напряжение, создающее электрическое поле противоположной направленности, и носители заряда через слой SiO2 возвращаются в полупроводник.

Транзисторы типа ЛИЗМОП (рис. 4.6, б) всегда имеют так называемый плавающий затвор, который может быть единственным или вторым, дополнительным к обычному управляющему затвору. Здесь так же, как и в МНОП-транзисторе, в область затвора можно вводить заряд. Только область введения заряда представляет собой не границу раздела слоев диэлектрика, а окруженную со всех сторон диэлектриком проводящую область, называемую плавающим затвором. Введенный в нее, как в ловушку, заряд также может сохраняться в течение очень долгого времени. При подаче на управляющий затвор, исток и сток импульса положительного напряжения относительно большой амплитуды 20:25 В в обратно смещенных р-n-переходах возникает лавинный электрический пробой. Часть электронов, имеющих энергию, достаточную для преодоления диэлектрической области, проникает – инжектируется – в плавающий затвор. Снятие высокого программирующего напряжения восстанавливает обычное состояние областей транзистора и запирает электроны в плавающем затворе.

"Заряженный" транзистор подобно МНОП-транзистору остается всегда запертым. При отсутствии на плавающем затворе заряда транзистор работает в обычном ключевом режиме. Таким образом, в исходном состоянии все ЗЭ, выполненные на основе ЛИЗМОП-транзисторов, хранят лог. 1, а при программировании в них записываются лог. 0.

Информация может стираться двумя способами – ультрафиолетовым облучением или электрическими сигналами.

В первом случае корпус ИС имеет специальное прозрачное окошко для облучения кристалла. Эти лучи вызывают в областях транзистора фототоки и тепловые токи, что делает области прибора проводящими и позволяет заряду покинуть плавающий затвор. Операция стирания информации этим способом занимает десятки минут, информация стирается сразу во всем кристалле.

Воздействие лучей приводит к постепенному изменению свойств полупроводниковых материалов, поэтому число циклов перепрограммирования ограничено до 10:100.

Электрическое стирание информации осуществляется подачей на управляющие затворы низкого, а на стоки – высокого напряжения. При этом можно стирать информацию не со всего кристалла, а выборочно. Длительность процесса стирания значительно меньше, поэтому циклов перепрограммирования может быть гораздо больше – 104:106. В то же время схемы с электрическим стиранием занимают больше места на кристалле, в связи с чем уровень их интеграции меньше, а стоимость выше.

Структура матрицы ЗЭ на основе ЛИЗМОП-транзисторов аналогична структуре, изображенной на рис. 4.4, б. Выборка строки матрицы осуществляется подачей импульсов в линии выборки, при этом "заряженные" транзисторы останутся запертыми, что соответствует лог. 0, а "незаряженные" – откроются, что соответствует лог. 1.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы