O Элементы памяти ОЗУ статического типа

5.  Элементы памяти ОЗУ статического типа.

5.1. Элементы памяти на n – МДП-транзисторах (К132РУ4)

Рис

VT1, VT6 – двунаправленные ключи ввода-вывода. В режиме хранения они закрыты. В режиме записи и считывания – открыты сигналом на адресной (словарной) шине.

VT2 и VT4 активные нагрузки транзисторов VT3 и VT5, которые образуют триггер.

А)  Считывание

Перед считыванием на разрядной шине 0 и 1 подается напряжение источника питания. При считывании емкости РШ предварительно заряжается до высокого уровня (ключи разомкнуты). На АШ подается высокий потенциал. Один из VT1 или VT6 на стоке/истоке которого низкий уровень напряжения, открывается и подключает плечо триггера к соответствующему РШ. В цепи возникает ток, разряжающий емкость РШ и являющийся признаком считанной «1» или «0». Триггер при считывании не переключается.

Б)  Хранение

На АШ низкий уровень напряжения, VT1 и VT6 закрыты и изолируют триггер от разрядных шин.

Может происходить считывание из других элементов памяти, через РШ 0 и РШ 1.

В)  Запись

На РШ 1 и РШ 0 подаются противофазные напряжения через ключи К1 и К2. С некоторой задержкой возбуждается адресная шина, и открываются транзисторы VT1 и VT6, затворы которых имеют более положительный потенциал по сравнению с их стоками/истоками. Затвор VT3 и сток VT5 триггера подключаются к РШ.

Недостатки

·  Значительное потребление мощности в режиме хранения информации, т. к. через открытое плечо триггера течет ток

·  Затраты времени на восстановление исходных потенциалов РШ при последовательных циклах считывания-записи.

5.2. Элемент памяти динамического типа на МДП-транзисторах

Основное преимущество – меньшая площадь на кристалле и, соответственно, большая емкость ЗУ

Рис

Запоминание «0» или «1» соответствует разряженному или заряженному состоянию конденсатора С.

А)  Запись

Подается высокий потенциал на АШ. На РШ подается либо 0, либо 1, которая записывается в С. Ток через VT может протекать в обоих направлениях, т. к. сток и исток равнозначны.

Б)  Считывание

Подается сигнал только на АШ. транзистор открывается. Напряжение с емкости С передается на РШ, предварительно разряженную до

Информация при считывании разрушается. Амплитуда сигнала на входе усилителя не превышает 0.25 В.

Считывание совмещается с регенерацией информации.

В)  В) Регенерация

«1»:

§  Преимущества динамической памяти

·  Большая информационная емкость (до 32 Мбит)

§  Недостатки динамической памяти

·  Разрушение информации при считывании. Необходимость регенерации, что приводит к увеличению цикла обращения;

·  Требуются усилители и схема регенерации

Постоянные запоминающие устройства

Тип БИС ПЗУ	Тип ЭП	Элемент программирования	Способ программирования	Способ стирания
Матричные ПЗУ	Диод БТ МДП-транзисторы	Стравливание части диэлектрика	Фотошаблон	-
Программируемые ПЗУ	Диод БТ	Плавкая перемычка	Электрически пережигаемое
р-п переход, Диод Шоттки	Электрический пробой
РПЗУ	МДП-транзисторы	МДП-транзисторы	Электрический пробой	УФ облучение
МДП-транзисторы с и управляемым затвором	Электрически
МНОП-транзисторы	МНОП-транзисторы

1.  ПЗУ матричного типа

До 4 Мбит

556РТ16

64 К

Исходно в матрицу записаны «1»

Вскрытия затворных окон осуществляется каналами тех транзисторов, в которых необходимо записать «0»

Код, записанный в матрицу:

0 1 0

1 0 1

0 1 1

2.  С пережигаемыми перемычками

556РТ4 1К

556РТ5 4К

556РТ6 16К

Поликремний или хром в виде пленки высокого сопротивления

3.  ЛИП 3 НОП

Запись:

Между стоками и подложкой 30 … 50В обратное напряжение

Стирание УФ излучением

Репрограммируемые ПЗУ

Принцип действия РПЗУ основан на использовании зависимости порогового напряжения МДП-транзистора от заряда на гальванически изолированном затворе, который может сохраняться длительное время.

1.  РПЗУ на лавинно-инжекционных транзисторах МДП-типа с плавающим затвором (ЛИП3 – МДП-транзистор)

Элементом памяти является запоминающий транзистор МДП - типа с индуцированным каналом. Металлический затвор расположен в толще двуокиси кремния и не имеет вывода. При наличии «–» заряда транзистор в закрытом состоянии.

Программирование:

Для записи «-» заряда на затвор между стоком и подложкой прикладывается обратное напряжение. Развивается лавинный пробой, как в стабилитроне Часть электронов приобретает энергию, достаточную для преодоления энергетического барьера между подложкой и диэлектриком. Электроны дрейфуют в диэлектрике и накапливаются на ПЗ.

Подвижность электронов больше, чем дырок, поэтому применяются рассмотренные МДП-транзисторы n-типа. Закрыт – затвор заряжен «-» потенциалом.

Стирание:

Для перевода транзисторов в открытое состояние его облучают УФ – излучением через кварцевое окно в корпусе. За счет ионизации SiO происходит фотоэмиссия электронов с ПЗ в подложку.

Стирание информации происходит одновременно во всех транзисторах микросхемы РПЗУ.

Схема элемента РПЗУ:

Для уменьшения площади элемента на подложке оба транзистора совмещают в одну структуру – используют двухзатворный транзистор.

Flash

2.  РПЗУ на транзисторах МНОП (металл-нитрит кремния-оксид-проводник)

Заряд накапливается на границе двух диэлектриков из-за ловушек на границе диэлектриков

«-» заряд повышает

«+» заряд понижает

Пороговое напряжение, которое определяется относительно управляющего затвора.

А)  Стирание (запись высокого уровня) всей матрицы

Затвор заземляется. На подложку - импульсы 30…40 В

Дырки туннелируют из подложки на границу диэлектриков

Б)  Программирование (запись низкого уровня)

Электроны из подложки туннелируют на границу диэлектриков.

В)  Считывание

На затвор подается напряжение, находящееся между значениями пороговых напряжений при высоком и низком уровнях.

3.  МНОП ЗУ

558РР11 4 К

Туннельный эффект

S	Set		установка
R	Reset		сброс
T	Toggle		Релаксатор
J	Jerk		включение (внезапное)
K	Kill		отключение (внезапное)
D	Delay		задержка
V	Valve		Клапан, вентиль
C	Clock		Синхронизация

Вспомогательная область

Программирование осуществляется однополярным напряжением.

Затвор выполнен из поликремния.