2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：半導(dǎo)體存儲器

半導(dǎo)體存儲器（2）一次性可編程ROM（PROM）。出廠時，存儲內(nèi)容全為1（或全為0），用戶可根據(jù)自己的需要編程，但只能編程一次。半導(dǎo)體存儲器一．ROM的分類按照數(shù)據(jù)寫入方式特點不同，ROM可分為以下幾種：（1）固定ROM。廠家把數(shù)據(jù)寫入存儲器中，用戶無法進行任何修改。（3）光可擦除可編程ROM（EPROM）。采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程存儲器。其內(nèi)容可通過紫外線照射而被擦除，可多次編程。（5）快閃存儲器（FlashMemory）。也是采用浮柵型MOS管，存儲器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開進行的，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，一般一只芯片可以擦除/寫入100萬次以上。（4）電可擦除可編程ROM（E2PROM）。也是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程ROM，但是構(gòu)成其存儲單元的是隧道MOS管，是用電擦除，并且擦除的速度要快的多（一般為毫秒數(shù)量級）。E2PROM的電擦除過程就是改寫過程，它具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時改寫（可重復(fù)擦寫1萬次以上）。適合于大批量生產(chǎn)使用，性價比高。適合于小批量試產(chǎn)使用，有保密位，可以加密。價格較高。程序調(diào)試期間使用二．ROM的結(jié)構(gòu)及工作原理ROM結(jié)構(gòu)譯碼驅(qū)動MXN矩陣字X位讀出放大，選擇電路A1A2AnW0W1WM-1B0B1BN-1字線位線由三部分組成：☆

地址譯碼器☆

存儲矩陣☆

讀出放大，選擇電路當(dāng)?shù)刂纷g碼器選中某一個字線后，該字線的若干位同時讀出。212＝4096字XN位（N=8、16、32）地址碼輸入☆12位地址讀寫控制ROM的基本工作原理：由地址譯碼器和或門存儲矩陣組成。例：存儲容量為4×4的ROMROM真值表7.4.1固定ROM地址存儲內(nèi)容A1A0D3D2D1D000011011010110100111111011輸出緩沖VCCA1A0D1D3D2D0地址譯碼器存儲單元字線分析已存入數(shù)據(jù)的固定ROM電路。（二極管作存儲單元）☆地址譯碼器☆存儲單元

地址譯碼器是一個與門陣列，每一個字線對應(yīng)一個最小項，且是全部最小項。

存儲單元是一個或門陣列，每一個位線是將所對應(yīng)的與項相加，是最小項之和。位線（1）電路組成：（2）輸出信號表達式：１．二極管固定ROM11輸出緩沖VCCA1A0D1D3D2D0地址譯碼器存儲單元☆

地址譯碼器（字線）和存儲矩陣（位線）之間的關(guān)系。A1A0D3D2D1D000010101101010011111111001011010011111100011字線W和位線D的每個交叉點都是一個存儲單元。交叉點接二極管時相當(dāng)于存1，沒有接二極管相當(dāng)于存0。交叉點的數(shù)目就是存儲單元數(shù)。存儲容量＝字?jǐn)?shù)X位數(shù)＝4X4交叉點還可以接三極管、MOS管等。只有W0為1其余為字線為00110有0為0，全1為1。有1為1，全0為0?；蜿嚵信c陣列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1A0W0W1W2W3Y3Y2Y1Y0●●●●●●●●????W0Y0R(b)或門Y0W1W2W3(c)地址譯碼器和存儲矩陣的陣列圖圖7-4-1

4×4位二極管固定ROM固定ROM的陣列圖由與陣列和或陣列組成。與陣列和地址譯碼器相對應(yīng)，用實心點標(biāo)注地址碼；或陣列對應(yīng)于存儲矩陣，實心點表示接有二極管。D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器W1W2W3D2D1D01111VDD圖7-4-2

4×4

NMOS管固定ROM２．MOS管固定ROM字線和位線的交叉處代表一個存儲單元，有NMOS管表示存1，否則表示存0。

A1A0D3D2D1D00000000100011011101111117.4.2可編程ROM（PROM

）

PROM在出廠時，存儲的內(nèi)容為全1（或全0），用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為0（或1）。VCCＷiTYjAWDZARDj圖7-4-3

雙極型PROM存儲

單元和讀/寫放大器讀/寫放大

器(1路)熔絲

特點：工作速度快，但只能進行一次性編程處理。

用戶編程：

選擇相應(yīng)地址，使Ｗi＝1；在Dj端施加高電壓正脈沖，使得AW輸出為低電平，有較大的脈沖電流從VCC經(jīng)三極管流過熔絲，并將熔絲熔斷，從而使本單元信息改寫為0。編程前的PROM存儲矩陣字線位線二極管PROM的結(jié)構(gòu)示意圖7.4.2可編程ROM（PROM

）編程后的PROM地址A1A0D3D2D1D0內(nèi)容000101111000110110110101

EPROM封裝出廠時，浮柵均無電荷，存儲單元的信息為全１。

浮柵是與四周絕緣的一塊導(dǎo)體控制柵上加正電壓，P型襯底上部感生出電子，可產(chǎn)生N型反型層使NMOS管導(dǎo)通如果浮柵帶負(fù)電，則在襯底上部感生出正電荷，阻礙控制柵開啟MOS管。開啟需要更高的電壓。加相同柵電壓時，浮柵帶電與否，表現(xiàn)為MOS管的通和斷疊柵（SIMOS）管用浮柵是否累積有負(fù)電荷來存儲二值數(shù)據(jù)。3～4μmN+N+SiO2P型硅襯底SGD控制柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖7-4-5

疊層?xùn)臡OS管剖面示意圖

用戶編程（寫0）：漏極和源極（接地）之間加高電壓，控制柵極加高電壓脈沖,形成雪崩效應(yīng)，產(chǎn)生大量高能電子，在柵極高電壓的吸引下，穿透柵極絕緣層，部分堆積在浮柵上使浮柵帶負(fù)電。擦除：用紫外線照射使浮柵上電子形成光電流釋放