126 Динамические зу dram

В динамических ЗУ (DRAM) данные хранятся в виде зарядов емкостей МОП-структур и основой ЗЭ является просто конденсатор небольшой ем­кости. Такой ЗЭ значительно проще триггерного, содержащего 6 транзисто­ров, что позволяет разместить на кристалле намного больше ЗЭ (в 4-5 раз) и обеспечивает динамическим ЗУ максимальную емкость. В то же время конденсатор неизбежно теряет со временем свой заряд, и хранение данных требует их периодической регенерации (через несколько миллисекунд)

Запоминающие элементы

Известны конденсаторные ЗЭ разной сложности. В последнее время прак­тически всегда применяют однотранзисторные ЗЭ — лидеры компактности, размеры которых настолько малы, что на их работу стали влиять даже ос-частицы, излучаемые элементами корпуса ИС.

Электрическая схема и конструкция однотранзисторного ЗЭ показаны на рис. Ключевой транзистор отключает запоминающий конденсатор от линии записи-считывания или подключает его к ней. Сток транзистора не имеет внешнего вывода и образует одну из обкладок конденсатора. Другой обкладкой служит подложка. Между обкладками расположен тонкий слой диэлектрика — оксида кремния SiO2.

В режиме хранения ключевой транзистор заперт. При выборке данного ЗЭ на затвор подается напряжение, отпирающее транзистор. Запоминающая емкость через проводящий канал подключается к линии записи-считывания и в зави­симости от заряженного или разряженного состояния емкости различно влия­ет на потенциал линии записи-считывания. При записи потенциал линии за­писи-считывания передается на конденсатор, определяя его состояние.

Процесс чтения состояния запоминающего элемента. Фрагмент ЗУ (рис.) показывает ЗЭ, усилитель считывания УС а также ключи К1 и КО соответ­ственно записи единицы и нуля. К линии записи-считывания (ЛЗС) под­ключено столько ЗЭ, сколько строк имеется в запоминающей матрице. Осо­бое значение имеет емкость ЛЗС С_л, в силу большой протяженности линии и большого числа подключенных к ней транзисторов многократно превы­шающая емкость ЗЭ. Перед считыванием производится предзаряд ЛЗС. Имеются варианты ЗУ с предзарядом ЛЗС до уровня напряжения питания и до уровня его половины.

Рассмотрим последний вариант в силу его большей схемной простоты. Итак, перед считыванием емкость С_л заряжается до уровня U_cc/2. Будем считать, что хранение единицы соответствует заряженной емкости С₃, а хра­нение нуля — разряженной.

При считывании нуля к ЛЗС подключается емкость С₃, имевшая нулевой заряд. Часть заряда емкости С_л перетекает в емкость С₃, и напряжения на них уравниваются. Потенциал ЛЗС снижается на величину ди, которая и является сигналом, поступающим на усилитель считывания. При считыва­нии единицы, напротив, напряжение на С₃ составляло вначале величину U_cc и превышало напряжение на ЛЗС. При подключении С₃ к ЛЗС часть заряда стекает с запоминающей емкости в С_л и напряжение на ЛЗС уве­личивается на ди.

127 Функциональная организация оперативных и постоянных зу

Дешифратор строк

Матрич-ная ЗУ

Цепь вх./вых. столбцов

Дешифратор столбцов

Входной усилитель

Входной усилитель

a₀ … … a₄ a₅ … … a₉

Схема управления

&

D