Фізико-теоретичні відомості

В одноелектронних запам’ятовуючих елементах динамічних оперативних запам’ятовуючих пристроїв інформація зберігається у стані заряду, накопиченому на кулонівському острівці пам’яті (КОП на рис. 15.1) .

Рис. 15.1. Наносхема одноелектронної комірки пам’яті

Запис інформації в одноелектронну комірку виконується при підключенні шини запису (ШЗ) до імпульсної напруги . При цьому ліквідується кулонівська блокада і один (декілька) електронів тунелюють через двоперехідний прилад до КОП. Для збільшення часу зворотнього стікання електронів, тобто часу зберігання інформації, використовують прилад з двома тунельними переходами, а не з одним. Двоперехідний прилад часто називають нереверсивним або одноелектронною пасткою.

Заряд електронів на КОП через конденсатор затвору впливає на поляризацію квантового острівця КО та струм одноелектронного транзистора. Для читання інформації на стоковий перехід транзистора подають сигнал вибору .

Завдання до виконання лабораторної роботи

1. На робочому столі автоматизованої системи SIMON створити експериментальну наносхему одноелектронної комірки пам’яті, як показано на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Експериментальна наносхема одноелектронної комірки пам’яті

2. Дослідити характеристики режимів запису та читання інформації одноелектронної комірки пам’яті, які для прикладу наведені на рис. 15.3.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 15.3. Результати моделювання напруги запису(а), струму запису(б), напруги читання(в), струму читання(г), напруги на тунельному переході витоку транзистора(д) та заряду на кулонівському острівці пам’яті(е)

Завдання до оформлення лабораторної роботи

Для захисту лабораторної роботи потрібно підготуватися до відповідей на контрольні запитання та оформити протокол, який вміщує:

1. Мету роботи та фізико-теоретичні відомості про роботу одноелектронної комірки пам’яті.

2. Експериментальну наносхему дослідження одноелектронної комірки пам’яті та діаграми моделювання її характеристик запису та читання інформації.

3. Висновки. Контрольні запитання

1. Де використовують одноелектронні комірки пам’яті?

2. Які особливості динамічних запам’ятовуючих пристроїв?

3. На основі яких компонентів будуються одноелектронні комірки пам’яті?

4. Як виконується запис інформації в одноелектронній комірці пам’яті?

5. Як виконується читання інформації з одноелектронної комірки пам’яті?

6. Як реалізувати адресацію запису інформації в одноелектронній комірці пам’яті?

7. За рахунок чого збільшується час зберігання інформації в комірці пам’яті?

Лабораторна работа № 13 Характеристики одноелектронного інвертора

Мета роботи: Дослідити статичний та динамічний режими роботи одноелектронного інвертора.

Фізико-теоретичні відомості

Одноелектронний транзистор та один тунельний перехід у якості навантаження використовуються в наносхемі інвертора (рис. 16.1). Він виконує операцію логічного заперечення НІ.

Рис. 16.1. Наносхема одноелектронного інвертора

При значенні вхідної напруги на затворі, яка менша напруги кулонівської блокади і відповідає логічному нулю , ефект кулонівської блокади підтримує транзистор у закритому стані. На стоковому виході встановлюється високий рівень напруги логічної одиниці . При зростанні вхідної напруги до рівня логічної одиниці долається кулонівська блокада, через перехід витоку електрони тунелюють до квантового (кулонівського) острівця транзистора КО_т і далі через перехід стоку до вхідного острівця навантаження КО_н. Зростає струм виток-сток, вихідна напруга зменшується та встановлюється низький рівень логічного нуля на виході .

На рис. 16.2 побудовані статичні (а, б) та динамічні (в, г) характеристики одноелектронного інвертора.

В статичному режимі лінійно-наростаюча вхідна напруга на затворі (рис. 6.2, а) після перевищення напруги кулонівської блокади відкриває транзистор. Якщо інвертор живиться від однополярного джерела + , то амплітудна передаточна характеристика (рис. 6.2, б) знаходиться в першому квадранті.

Рис. 16.2, в, г ілюструють динамічні властивості одноелектронного інвертора.

Рис. 16.2. Статичні (а, б) та динамічні (в, г) характеристики наносхеми одноелектронного інвертора