10) Схемотехническая реализация устройств флеш-памяти на полевых транзисторах с плавающим затвором. Основные принципиальные схемы флеш-памяти.
Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации.Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области (кармане) полупроводниковой структуры.Изменение заряда («запись» и «стирание») производится приложением между затвором и истоком большого потенциала чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора (эффект Hot carrier injection (англ.)русск.). Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора что и регистрируется цепями чтения.
Эта конструкция снабжается элементами которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек.
Разрез транзистора с плавающим затвором
Программирование флеш-памяти Стирание флеш-памяти
Транзистор с плавающим затвором — разновидность транзистора, используемая, обычно, в различных устройствах энергонезависимой памяти: флэш-памяти. Затвор транзистора расположен в глубине диэлектрика на некотором удалении от всех контактов транзистора. Рядом с ним расположен управляющий затвор. Если к нему приложить высокое напряжение, то многие электроны приобретают настолько высокую энергию, что могут проходить сквозь диэлектрик и осаждаться на плавающем затворе (инжекция «горячих» электронов), и его заряд из нейтрального становится отрицательным. Электроны, попавшие на плавающий затвор, могут оставаться там в течении десятков лет, причем их количество не будет уменьшаться, если на транзистор не подается напряжение (данное свойство используется во флеш-памяти, а также ППЗУ и ПППЗУ). Если же приложить к управляющему затвору напряжение противоположного знака, то электроны начинают с него стекать, тем самым разряжая его. Очевидно, что плавающий затвор в данном случае выполняет ту же роль, что и конденсатор в памяти DRAM – он хранит запрограммированную информацию. Таким образом, мы имеем два стационарных состояния транзистора: плавающий затвор или не имеет заряда, или заряжен отрицательно, соответственно, первое отвечает логическому нулю, а второе – единице.