2.1.6 Репрограммируемые (мнгократнопрограммируемые) рпзу с электрическим стиранием (эсппзу)
В ИМС РПЗУ применяются транзисторы МНОП (металл - нитрид кремния - окись кремния - полупроводник). На поверхности кристалла (см. рисунок 2.8) расположен тонкий слой двуокиси кремния SiO2, далее слой нитрида кремния Si3N4 и затем затвор. На границе раздела слоёв возникают центры захвата заряда (ловушки). Благодаря тон-нельному эффекту носители заряда могут проходить через тонкую плёнку окисла, тол-щиной не больше 5 нм, и скапливаться на границе раздела слоёв Si3N4 и SiO2. Получен-ный заряд может сохраняться многие годы, сохраняя записанную информацию.
Наличие заряда влияет на пороговое напряжение транзистора.
При программировании (записи в ПЗУ) к затвору (см. рисунок ) прикладывается напряжение около 30 В, под действием которого нитрид кремния приобретает заряд. Принято: при наличии заряда записана «1», а при отсутствии – «0». При считывании на затвор подаётся рабочий сигнал. Если заряда нет, то транзистор открывается и на стоке формируется «0». Если заряд имеется, то транзистор не открывается и на стоке формируется «1». Перед новой записью старая информация стирается подачей на затвор отрицательного напряжения 30-40 В относительно подложки. Число переза-писей составляет десятки тысяч раз.
Рисунок 2.8 – Структуры транзисторов МНОП (а) и ЛИЗМОП с двойным затвором (б)
Принцип работы транзистора ЛИЗМОП с двойным затвором (добавление ЛИЗ к обоз-начению МОП происходит от слов Лавинная Инжекция Заряда) близок к принципу работы МНОП-транзистора. Здесь между управляющим затвором и областью канала помещается плавающий затвор – окружённая со всех сторон диэлектриком проводящая
37
область из металла или поликристаллического кремния, в которую можно вводить за-ряд, влияющий на величину порогового напряжения транзистора. ЛИЗМОП –транзис-торы с двойным затвором применяются в РПЗУ с электрическим стиранием, а с одним плавающим затвором применяются в РПЗУ-УФ – с ультрафиолетовым стиранием.
На рисунке 2.9 приведена структура ИМС памяти КР1601РР3. Состав ИМС:
матрица из 128 строк, содержащих каждая 128 элементов памяти ЭП (128 бит или 16 байт) и 128 столбцов, на пересечении которых расположены 16384 транзистора;
дешифратор адреса строк DCX, на входы которого поступают семь старших разрядов адреса А4 – А10. Он имеет 128 выходов по числу строк матрицы;
дешифратор адреса столбцов DCY, на входы которого поступают четыре младших разряда адреса А0-А3. Он имеет 16 выходов по числу байт в строке;+
селектор, который выбирает один байт из 16, записанных в строке и передаёт его на внешнюю шину через буфер ввода-вывода BIO.
узел управления, обеспечивающий режимы хранения, стирания, считывания и записи.
Управление режимами ИМС осуществляется в соответствии с таблицей 2.1 по сигна-лам: CS – выбор микросхемы; PR – разрешение на программирование (запись); ER – сигнал разрешения стирания информации; UPR - напряжение программирования.
Работа. После подачи отрицательного импульса ER длительностью 200 мкс и напря- жением 36 В информация в ЯП стирается. При записи на выводы ИМС подаются адрес- ные коды, байты данных, управляющие сигналы и импульсный сигнал разрешения про-граммирования PR = 0 длительностью 20 мкс. Для записи 2048 байтов требуется 41 с. При считывании на вывод UPR подаётся минус 12 В, затем подаются коды адресов и сиг-налов управления. Считываемое слово появляется на DIO0 – DIO7 через 0,4 мкс.
Рисунок 2.9 – Структура ИМС ЭСППЗУ КР1601РР3
Таблица 2.1 – Управляющие сигналы и режимы ИМС КР1601РР3
38
Вход CS (Chip Select) – выбор микросхемы - предназначен для её включения и выклю-чения в разные моменты времени. Наличие таких входов позволяет соединять несколь-ко подобных микросхем параллельно, но работать с каждой из них по отдельности.
Вход ОЕ – позволяет выбрать выход только одной ИМС при их параллельном объеди-нении. При этом остальные выходы – отключены.
Управление режимами ИМС осуществляется в соответствии с таблицей 2.1 по сигналам: CS – выбор микросхемы; PR – разрешение на программирование (запись); ER – сигнал разрешения стирания информации; UPR - напряжение программирования.