Тема 33. Ячейки памяти

33.1. Принципы построения ячеек памяти пзу.

Распространенным вариантом программирования матрицы памяти ПЗУ является разрушение электрических связей между диодными или транзисторными ячейками памяти матрицы и устройствами вывода хранимых кодов. Такое разрушение, чаще всего, производится пережиганием пользователем легкоплавких вставок (перемычек), специально предусмотренных в незапрограммированной микросхеме. В заказных микросхемах ненужные перемычки не пережигаются, а не создаются при изготовлении микросхемы.

На Рис.84а и Рис.84b показаны, соответственно, варианты построения диодных и транзисторных ячеек памяти ПЗУ с электрическим пережиганием плавких перемычек (ПП).

Количество столбцов в матрице памяти определяется разрядностью хранимого кода.

Рис.84

Плавкие перемычки, изготовленные напылением нихрома или кристаллического кремния, разрушаются током, который создается при программировании повышенным напряжением электропитания микросхемы или напряжением, подаваемым на столбцы со специального входа микросхемы.

Пережигание перемычки у диодной ячейки памяти на диоде VD в схеме на Рис.84а приводит к подаче на шину данных (D1 или D2) высокого напряжения логической «1» с выбранного дешифратором столбца через ограничительное сопротивление R_огр и диод VD2. При наличии перемычки происходит закорачивание поданного на столбец напряжения через открытый инвертор выбранной дешифратором строки. В результате на шине данных (на рисунке D1 или D2) поступает низкое напряжения логического «0».

В транзисторных ячейках памяти, например изображенных на Рис.84b, выбранная строка и столбец подают одновременно электропитание на коллектор транзистора VT, находящийся в их пересечении, а также отпирающее этот транзистор напряжение на его базу. Поэтому при наличии перемычки ПП открытый транзистор своим малым сопротивлением шунтирует эмиттерную цепь многоэмиттерного транзистора VT1 шины данных, а потому ток его коллектора отсутствует и D1=0. Пережигание перемычки в эмиттере транзистора приводит к отсутствию тока через транзистор VT, а, следовательно, к подаче высокого напряжения столбца на многоэмиттерный транзистор VT1, поэтому D1=1.

Как видно из Рис.84, количество разрядов хранимого кода в ячейке памяти матрицы определяется возможностью схемы объединения столбцов на общем выходе микросхемы. В диодной матрице это связано с ограничением коэффициента объединения выходной диодной логической схемы ИЛИ, а в транзисторной матрице количество столбцов зависит от возможности реализации выходного многоэмиттерного транзистора.

33.2. Принципы построения ячеек памяти ппзу.

Ячейка памяти ППЗУ использует в качестве запоминающего элемента МОП-транзистор с «плавающим» затвором, изображенный на Рис.85.

Такой транзистор, помимо основного (управляющего) затвора имеет дополнительную проводящую область, изолированную как от этого затвора, так и от областей истока и стока. Эта область и называется «плавающим» затвором.

Рис.85

При подаче высокого программирующего напряжения на управляющий затвор образуется, фактически, два последовательно включенных конденсатора с общей обкладкой в виде «плавающего» затвора.

Поэтому обе стороны плавающего затвора заряжаются в той же полярности, что и полярность напряжения между управляющим затвором и индуцированным каналом МОП-транзистора, как это показано на Рис.85а.

Высокое качество изоляции «плавающего» затвора обеспечивает сохранение заряда после снятия программирующего напряжения, как показано наРис.85b. Время хранения заряда может достигать нескольких лет.

Заряд «плавающего» затвора достаточен для индуцирования канала МОП-транзистора при подаче на него напряжения электропитания. Это напряжение подается при выборе строки и столбца, на пересечении которых находится этот транзистор, показанный на Рис.85с.

Открытое состояние транзистора соответствует хранению логического «нуля».

Поэтому в незапрограммированном состоянии ячейки памяти ППЗУ хранят только логические «единицы», а после программирования нужные ячейки память хранят логический «ноль».

Перед перепрограммированием ППЗУ необходимо стереть ранее сделанную запись, т.е. разрядить «плавающие» затворы ячеек памяти ППЗУ.

Разряд этих затворов может осуществляться ультрафиолетовым излучением через кварцевое окно микросхемы ППЗУ или напряжением, создающим электрическое поле, обратное электрическому полю при программировании.

Поэтому ППЗУ подразделяются на ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием и ППЗУ с электрическим стиранием.

Первые из них требует операций вне устройства, в котором используется ППЗУ и защиту кварцевого окна светонепроницаемой пленкой. Вторые - позволяют производить все операции, необходимые для перепрограммирования ППЗУ, без изъятия ППЗУ из устройства, которое использует их память.