28.1.5.2 Микросхемы программируемых постоянных запоминающих устройств prom (ппзу)

Структура БИС ППЗУ аналогична рассмотренной ранее структуре БИС масочных ПЗУ и отличается лишь принципиальной схемой ЗЭ и наличием дополнительных блоков для формирования тока программирования, наличие которого расплавляет плавкую перемычку в ЗЭ. Материалами для плавких перемычек служат сплавы из никель–хрома, титан–вольфрама, а иногда и алюминия.

Уступая масочным ПЗУ в надежности, плотности компоновки и быстродействии, ППЗУ обладает существенным преимуществом: возможность записи информации в микросхемы непосредственно у потребителя. По этой причине данный тип микросхем нашел большее применение.

Требуемая информация записывается однократно путем разрушения плавких перемычек (чаще всего) или восстановления связи пробоем (закорачиванием) одного из обратно включенных диодов. Процесс разрушения перемычек или пробой диодов называется программированием.

Наличие перемычки кодирует логическую «1» (если выходы прямые) и логический «0» (если выходы инверсные). Следовательно, микросхема ППЗУ в исходном состоянии, как ее выпускает завод-изготовитель, может иметь заполнение матрицы ЗЭ логическими «0», либо логическими «1».

Программирование микросхемы с заполнением логическими «0» состоит в пережигании перемычек в тех ЗЭ, где должны находиться логические «1». Если микросхема имеет заполнение логическими «1», то пережигают перемычки в местах размещения логических «0».

!!!Внимание! Текст меньшего размера в материале данной лекции для самостоятельной проработки!!!

Программирование осуществляется на устройствах программирования подачей электрических сигналов на соответствующие внешние выводы ППЗУ. Требуемые токи программирования (30÷50 мА) обеспечиваются напряжением 12÷20 В.

Для рассеивания выделяемой при программировании мощности электрические компоненты должны иметь увеличенные по сравнению с необходимыми для режима считывания размеры, а это, в свою очередь, снижает быстродействие и плотность компоновки. Кроме того, плотность компоновки снижают и расположенные на кристалле электронные схемы формирования токов программирования, которые используются только один раз при программировании и в дальнейшей эксплуатации не требуются.

Существенными факторами, влияющими на надежность хранения информации, являются вероятность неполного разрушения при программировании и вероятность восстановления разрушенной перемычки после программирования.

Несовершенство технологических процессов изготовления БИС ППЗУ приводит к разбросам геометрических размеров (ширины и толщины), а следовательно, и омических сопротивлений плавких перемычек. При постоянном напряжении программирования токи программирования обратно пропорциональны сопротивлениям перемычек, поэтому для ряда перемычек с большим сопротивлением ток программирования оказывается недостаточным для полного разрушения и перемычка, окислившись, не разрушается либо разрушается недостаточно. В дальнейшем под воздействием электрического поля, возникающего при считывании в зоне разрыва перемычки, происходит перенос частиц металла и разрушенная перемычка может восстановиться.

Выпускаемые отечественной промышленностью микросхемы ППЗУ в большинстве своем изготовлены по ТТЛШ-технологии, но ряд микросхем используют и технологии n–МОП, КМОП, ЭСЛ. Примером среди отечественных микросхем PROM служит серия К556.