12.2.1
EPROM的结构和工作原理 EPROM是采用浮栅技术生产的可编程存储器,它的存储单元多采用N沟道叠栅MOS管(SIMOS),其结构及符号如图12.2.1(a)所示。除控制栅外,还有一个无外引线的栅极,称为浮栅。当浮栅上无电荷时,给控制栅(接在行选择线上)加上控制电压,MOS管导通;而当浮栅上带有负电荷时,则衬底表面感应的是正电荷,使得MOS管的开启电压变高,如图12.1.3(b)所示,如果给控制栅加上同样的控制电压,MOS管仍处于截止状态。由此可见,SIMOS管可以利用浮栅是否积累有负电荷来存储二值数据。
(a) 叠栅MOS管的结构及符号图 | (b) 叠栅MOS管浮栅上积累电子与开启电压的关系 |
图12.2.1 叠栅MOS管 |
在写入数据前,浮栅是不带电的,要使浮栅带负电荷,必须在SIMOS管的漏、栅极加上足够高的电压(如25V),使漏极及衬底之间的PN结反向击穿,产生大量的高能电子。这些电子穿过很薄的氧化绝缘层堆积在浮栅上,从而使浮栅带有负电荷。当移去外加电压后,浮栅上的电子没有放电回路,能够长期保存。当用紫外线或X射线照射时,浮栅上的电子形成光电流而泄放,从而恢复写入前的状态。照射一般需要15至20分钟。为了便于照射擦除,芯片的封装外壳装有透明的石英盖板。EPROM的擦除为一次全部擦除,数据写入需要通用或专用的编程器。
12.2.2 E2PROM的结构和工作原理 E
2PROM也是采用浮栅技术生产的可编程存储器,构成存储单元的MOS管的结构如图12.2.2所示。它与叠栅MOS管的不同之处在于浮栅延长区与漏区之间的交叠处有一个厚度约为80埃的薄绝缘层,当漏极接地,控制栅加上足够高的电压时,交叠区将产生一个很强的电场,在强电场的作用下,电子通过绝缘层到达浮栅,使浮栅带负电荷。这一现象称为“隧道效应”,因此,该MOS管也称为隧道MOS管。相反,当控制栅接地漏极加一正电压,则产生与上述相反的过程,即浮栅放电。与SIMOS管相比,隧道MOS管也是利用浮栅是否积累有负电荷来存储二值数据的,不同的是隧道MOS管是利用电擦除的,并且擦除的速度要快得多。
E
2PROM电擦除的过程就是改写过程,它是以字为单位进行的。E
2PROM具有ROM的非易失性,又具备类似RAM的功能,可以随时改写(可重复擦写1万次以上)。目前,大多数E
2PROM芯片内部都备有升压电路。因此,只需提供单电源供电,便可进行读、擦除/写操作,为数字系统的设计和在线调试提供了极大的方便。
| |
图12.2.2 隧道MOS管剖面结构示意图 | 图12.2.3 快闪存储器存储单元MOS管剖面结构示意图 |
12.2.3 快闪存储器(Flash
Memory) 快闪存储器存储单元的MOS管结构与SIMOS管类似,如图12.2.3所示。但有两点不同,一是快闪存储器存储单元MOS管的源极N
+区大于漏极N
+区,而SIMOS管的源极N
+区和漏极N
+区是对称的;二是浮栅到P型衬底间的氧化绝缘层比SIMOS管的更薄。这样,可以通过在源极上加一正电压,使浮栅放电,从而擦除写入的数据。由于快闪存储器中存储单元MOS管的源极是连接在一起的,所以不能象E
2PROM那样按字擦除,而是类似EPROM那样整片擦除或分块擦除。整片擦除只需要几秒钟,不像EPROM那样需要照射15到20分钟。快闪存储器中数据的擦除和写入是分开进行的,数据写入方式与EPROM相同,需输入一个较高的电压,因此要为芯片提供两组电源。一个字的写入时间约为200微秒,一般可以擦除/写入100次以上。
下面举一列子说明ROM的一种简单应用。图12.2.4给出了一个用ROM实现的十进制数码显示电路。图中8421BCD码接至ROM的地址输入线,ROM的七根数据线依次接到七段数码显示器的a~g端。这样,地址单元
0000的内容对应七段数码0。
1001的内容对应七段数码9,从而实现十进制数显示。
图12.2.4
用ROM显示十进制数(a) 电路原理图(b) ROM的内容
本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请
点击举报。