Репрограммируемые запоминающие устройства с электрическим стиранием (РПЗУ-ЭС, EEPROM или E2PROM). Элементная база РПЗУ-ЭС. Способ программирования РПЗУ-ЭС. Область применения.
Понятие РПЗУ-ЭС:
Репрограммируемые ЗУ с электрическим стиранием относятся к классу ЗУ с многократной записью информации и допускают программирование в оперативном режиме
В отсутствие процесса стирания старой информации и замены её новой РПЗУ-ЭС находится в рабочем режиме, характеризующемся относительно большой скоростью. Замена памяти выводит ЗУ из рабочего режима и является гораздо более длительной операцией.
Элементная база:
Запоминающие элементы РПЗУ – транзисторы МНОП и ЛИЗМНОП. Транзистор МНОП отличается от МОП наличием двуслойного подзатворного диэлектрика. Благодаря туннельному эффекту на границе раздела слоев скапливается заряд, являющийся носителем информации, которая хранится на транзисторе. Его наличие оказывает влияние на пороговое напряжение транзистора
Программирование МНОП-транзистора:
При программировании ЗУ к затвору транзистора подводятся более-менее высокие напряжения (порядка 20 вольт). Это приводит к тому, что носители тока проникают на границу слоев диэлектриков. Если снять высокое напряжение, прохождение заряда через диэлектрик останавливается и пороговое напряжение остается неизменным. Однако после большого количества перезаписей (порядка 104-106) транзистор не в состоянии устойчиво хранить заряд, что не позволяет хранить информацию долго (месяцами и более)
Программирование ЛИЗМОП-транзистора:
Как и в МНОП-транзисторе,
- в ЛИЗМОП есть область, куда вводится заряд, влияющий на величину порогового напряжения, но это уже не граница слоев, а проводящая область, окруженная со всех сторон диэлектриком. Такое строение позволяет хранить заряд очень длительное время. Область называется плавающим затвором. Он может быть единственным или дополнительным к управляющему затвору. Мы рассмотрим транзисторы с двойным затвором.
При подаче большого напряжения (20-25 В) возникает лавинный пробой в pn-переходах. Часть электронов, имеющая достаточно большую энергию, преодолевает потенциальный барьер диэлектрика и оказывается в плавающем затворе. После снятия напряжения электроны «запираются» там и находятся длительное время (месяцы и более). При наличии заряда в затворе транзистор открыт (=запись логической единицы). При отсутствии заряда в плавающем затворе транзистор работает в обычном ключевом режиме (логический ноль).
Электрическое стирание информации заключается в «вытеснении» заряда из плавающего затвора и происходит за счет подачи на управляющие затворы низкого напряжения, а на стоки- высокого. Преимущество электрического стирания в том, что можно стирать информацию не со всего кристалла, а индивидуально для каждого адреса. Недостаток - занимают больше места на кристалле (уровень интеграции меньше, чем у УФ-стирания).