Многократно программируемые с электрическим стиранием ПЗУ (РПЗУ-ЕС или EEPROM - Electrical Erasable Programmed Read Only Memory)

Данный тип многократно программируемого ПЗУ предполагает тысячи циклов программирования. Элемент памяти с структурой МНОП (металл Аl- нитрид кремния Si₃N₄ - оксид кремния Si₂ - полупроводник Si) представляет собой МОН-транзистор с индуцированным каналом р-типу или n-типа, который имеет двухслойный диэлектрик под затвором. Верхний слой формируют из нитрида кремния, нижний - из оксида кремния, причем нижний слой значительно тоньше чем верхний. Если к затвору относительно подложки приложить импульс напряжения положительной полярности с амплитудой 30-40 В, то под действием сильного электрического поля между затвором и подложкой электроны приобретают достаточно энергии, чтобы пройти тонкий диэлектрического слой к границе раздела двух диэлектриков. Верхний слой (нитрида кремния) имеет значительную толщину, поэтому электроны преодолеть его не могут.

Накопленный на границе раздела двух диэлектрических слоёв заряд электронов снижает предельное напряжение и смещает передаточную характеристику транзистора влево. Это состояние ЭП отвечает логической 1. Логическому 0 отвечает состояние транзистора без заряда электронов в диэлектрике. Чтобы обеспечить это состояние, на затвор подают импульс напряжения отрицательной полярности с амплитудой 30-40 В. При этом электроны вытесняются в подложку. Если заряда электронов под затвором нет, то передаточная характеристика смещается в область высоких предельных напряжений (см. рис. 6.6).

Режим стирания и программирования можно достичь с помощью напряжения одной полярности: отрицательной для р-МНОН, положительной для n-МНОН структур. Эта возможность основана на использовании явления лавинной инжекции электронов под затвор, который происходит, если к источнику и стоку приложить импульс отрицательного напряжения 30-40 В, а затвор и подложку соединить с корпусом. В результате электрического пробоя переходов источник - подложку и сток - подложку происходит лавинное размножение электронов и инжекция некоторых из них, которые имеют достаточную кинетическую энергию («горячих» электронов), на границу между слоями диэлектриков. Для стирания надо подать импульс отрицательного напряжения на затвор. В режиме считывания на затвор подают напряжение U_зч, значения которой лежит между двумя предельными уровнями. Если в ЭП записан 1, то транзистор откроется, если 0 - останется в закрытом состоянии. Усилитель считывания трансформирует состояние шины в уровень напряжения 1 или 0 на выходе микросхемы.

Дата добавления: 2014-01-03