Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 87
Текст из файла (страница 87)
В режиме считывания Р(э( подключена к входу усилителя считывания с высоким входным сопротивлением. При поступлении импульса выборки на Лй1 транзистор элемента памяти открывается и происходит считывание с разрушением информации. Для того чтобы избежать разрушения информации во время считывания, разработана трехтранзисторная схема динамического ЗУ. В этой схеме накопительный конденсатор С изолирован от разрядной шины, и считывание информации происходит без ее разрушения.
Однако утечки зарядов избежать не удается и требуется периодическая регенерация информации. Это достигается путем подачи высокого потенциала на А(Д и специального подключения РШ. БИС ОЗУ на МДП-транзисторах статического типа приведена на рис. 8.7. Конструкция ячейки на однотипных МОП-траизисторах с р-каналом имеет классическую структуру КЗ-тригтсра с управляющими ключами Т, и 7'„которые заперты в нормальном состоянии и ячейки отключены от разрядных шин РШ. При поступлении отрицательного импульса — Е, на адресную шину ключи Tз или Т, открываются и подключают ячейку к разрядным шинам. На разрядные шины пост> пают уровни Д и Д, записанные в ячейке Грие.
3.7, а). В режиме записи на адресную шину также подается импульс, в то время как на разрядные шины подаются взаимно противоположные уровни. Другими словами, роль тактового импульса играет импульс на адресной шине в обоих режимах. Это самые простые по схемотехнической и технологической реализации схемы ОЗУ. Однако они обяадают низким быстродействием и малой степенью интеграции.
Рис. 8.7, Ячейка ОЗУ статического гипа, рввпизоваииая на мдгьтраизисторвх Использование КМОП-транзисторов в схемах ячеек памяти позволяет существенно повысить быстродействие, получить практически нулевую рассеивающую мощность в статическом режиме и повышенную помехоустойчивость. Часть И. Микроэлектроника 4)Я разновидность БИС ПЗУ определяется типом ячейки памяти, способом записи и стирания информации. Состав этих устройств памяти аналогичен БИС ПЗУ с двухкоординатной выборкой. Обрамление матричного накопителя, как правило, состоит из дешифраторо„ с рок и столбцов, адресных формирователей, усилителей считывания и других схем управления.
Запись информации в ПЗУ осуществляется на этапе изготовления кристаллов с помощью заказного последнего фотошаблона путем формирования нужной конфигура , ии мсталлизированной разводки. Можно воспользоваться также процессом селективного вскрытия контактных окон под металлизацию.
Такой тип ПЗУ называют масочным, по тому что программирование осуществляется маской — последним фотошаблоном. В програлзмируемые ИС ПЗУ (или ППЗУ) нужная информация записывается электриче ским способом, путем псрежигания перемычек, либо пробоем р — п-перехода, Перемычки изготавливаются из нихрома, поликристаллического кремния или алюминия. ПИЗУ на основе МДП-транзисторов обладает достаточно большой информационной ем. костью и низкой потребляемой мощностью. Для широкого использования БИС ЗУ необходимо создать память, способную многократно перепрограммироваться и сохранять информацию при отключенном питании.
На основе МДП-струкгур разработаны репрограммируемые постоянные запоминающие устройства ГРПЗУ), допускающие многократную перезапись и хранение инфорлзации при отключенном питании. В основе лежит идея создания бистабильных МДП-транзисторов, которые могут находиться в одном из двух состояний, соответствующих хранению логической единицы или нуля. РПЗУ в зависимое~и от физического принципа работы подразделяются на два класса. К первому классу относятся устройства на транзисторных структурах, в которых используется захват заряда на естественной границе раздела двух диэлектриков. Конструкция транзистора с диэлектриком, имеющим структуру сэндвича из слоев нитрида кремния и диоксида кремния (МНОП-транзистор), представлена на рис.
в.в, а. б) а) Рнс. 8.8. Сгрукгура МНОГЬтранзнстора (а) и зависимость порогового напряжения от напряжения на затворе 1б) В основе работы МНОГ)-транзистора лежит явление накопления заряда на ~ранние н"' Ридного и оксидного слоев. Накопление происходит из-за неодинаковых токов проводи мости в нитридном и диоксидном слоях. При оольшом отрицательном напряжени~ " затворе, на границе накапливается положительный заряд, способствующий увеличегш отрицательного порогового напряжения Грие, 8.й о), При большом положительном не ит к пряжении нв затворе, на границе накапливается отрицательный заряд, что привод~ уменьшению отрицательного порогового напряжения.
Благодаря гистерезисной зависимости порогового напряжения от напряжения на затвоР ' ос МНОП-транзистор с помощью управляющих импульсов можно переводить из рабо~~ чего Я. Запоминающие устройства состояния а запертое и обратно. Таким образом, можно осуществлять доступ в любую ячейку памяти накопителя ЗУ. Ко второму классу РПЗУ относятся устройства на транзисторных структурах с плавающим затвором. В этих конструкциях управляющий заряд хранится в тонком проводящем слое — пэаваюкуем затворе, расположенным в диэлектрике в затворной части МДП- структуры. Заряд, аккумулированный на плавающем затворе, позволяет изменять пороговое напряжение, необходимое для открывания затвора.
На рис. 8.9 приведена схема МОП-транзистора с плаваюц(им затвором, выполненным из поликремния. Если на затвор МОП-транзистора подать высокое напряжение ((l,-25 В), то формируется канал. Под воздействием поля, формируемого напряжением стока, в канале образуются аорячце электроны. Они проникают сквозь туннельно-тонкий диэлектрик на плавающий затвор. На затворе формируется отрицательный заряд, способный перекрыть каны "исток — сток", и транзистор закрывается (рис.
8,9, и). Если транзистор осветить ультрафиолетовым светом, энергия квантов которого оольше ширины запрещенной зоны полупроводника /тг > (:и то плавающий затвор будет очищен от осевших там электронов. Электроны, получив энергию излучения, способны преодолеть потенциальный барьер между плавающим затвором и каналом. Канал транзистора будет восстановлен и транзистор будет открыт (рис. 8.9, б), а) Рис. В.В. Схеэгэ работы электрически программируемого Зу (а) со стиранием информации УФ-иэлучением (б) Такая технология получения РПЗУ получила название ГАМОВ (Г)оа(1п8 йа(е ауа1апсйе (п)есйоп МОВ) или МОП-транзистор с плавающим затвором и лавинной инжекцией заряда. Другой конструкцией электрически репрограммируемых ЗУ является ЭСППЗУ вЂ” электрически стираемые программируемые ПЗу. Технология их производства называется РьОТОХ (Р)оа6п8 йа(е (цппе1-охЫе) или плавающий затвор с туннелированием в окисле.
В транзисторной структуре этого типа плавающий поликремниевый затвор отделен от ггиффузионной области и-типа тонким слоем диэлектрика (-200 А). Если на затвор подать высокое напряжение (- 20 В), то на плавающий затвор начнут дрейфовать туннельные электроны из стока. На плавающем затворе сформируется статический заряд (Рис. 8.10, а), Если на затвор подать низкое напряжение, а на сток высокое, то произойдет обратное туннелирование электронов с плавающего затвора. Произойдет процесс стира- ния информации (рис. 8,10, б). Процессы программирования и стирания информации имею~ одинаковую скорость и отличаются только местом приложения напряжения н направлением движения электронов.
Часть )б Микроэлектроника 414 б) рис. 8.10. Схема работы электрически стираемого ЗУ в процессе программирования (а! и стирания информации (б! Анализ разработок БИС Г(ПЗУ и РПЗУ на МЛП-транзисторах показывает, что разнообразие схематического построения БИС зависит от элементарной базы накопителя, другими словами, от конструктивного решения ячейки памяти. Именно выбор ячейки памяти опрелсляет величину напряжения програлтмирования, время хранения информации, число циклов перезаписи информации и возможность использования одного или нескольких источников питания. Максимальным временем хранения информации после отьзгючения источника питания обладают РИЗУ, в основе конструкции которых лежат транзисторные структуры с плавающим затвором.
8.4. Запоминающие устройства на арсенид-галлиевых структурах В настоящее время разработаны различные структуры ЗУ на арсенид-галлиевых транзисторных структурах. На рис. 8.1 (, а представлена статическая ячейка ОЗУ, реализованная на полевом транзисторе (ПТ) и туннельном диоде ( ! Лй б) а) Рис. 8.11. ячеики Зу иа основе ПТ и Тд (а! и статического типа иа основе тРиггеРа (б) Отрицательное сопротивление туннельно~о диода позволяет достичь минимального " по.
" ток треоления мощности схем в стационарном состоянии и в то же ерелгя значительный то В, Запоминающие устройства переключения. Время задержки сигнала составило — 10з пс, что соответствует энергии переключения - 1 фДж. В схеме ячейки используется переключающий транзистор, работающий я режиме обеднения, а также двухзатворный и буферный ПТ, работающий в режиме обогащения. Показана комбинация сигналов, приложенных в ЯШ и РШ, с помощью которых вырабатываются сигнальные записи, стирания и вывод данных из ячейки. Другой пример ЗУ на арсенид-галлиевых структурах приведен на рис.
8.11, б. Ячейка памяти представляет собой схему триггера с перекрестными связями на шести транзисторах. Переключающие ПТ имеют длину затвора — 2 мкм. Время выборки из ЗУ составляет — 4 нс. Приведенные триггеры свидетельствуют о весьма сложном процессе создания интеграль- ных схем на арсенид-галлиевых транзисторных структурах. Задачи и упражнения !8.31 Организация ЗУ на интегральных схемах Е!а рис. 8.12 представлены интегральные схемы ОЗУ, ПЗУ и шинные формирователи для организации ЗУ. В табл. 8.1---8.5 приведены их основные характеристики.
1. Для каких целей используюзся ОЗУ и ППЗУ? 2. Какие типы ОЗУ вы знаете? 3. Какие выходные каскады используются в микросхемах статических ОЗУ и ППЗУ для параллельного соединения выводов? 4. Какие выходные каскады используются в шинных формирователях для присоединения к двунаправленной шине'? 5. Разрушается ли информация в микросхемах статических ОЗУ и ППЗУ при выключении источника питания, при считывании информации? б. Как присоединяются микросхемы ОЗУ и ППЗУ с открытым коллекторным входом к двунаправленной шине? ?. Что такое время выборки адреса в ОЗУ и ПИЗУ? 8. Можно ли к двунаправленной шине присоединить одновременно статическое ОЗУ и ППЗУ? 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
