ЗУ на основе транзистора с двумя затворами

ЛИПЗ

Условное обозначение.

V_п1< V_виб< V_п2

Q – заряды в плавающем затворе.

Ячейка в памяти:

В ЛИПЗ МОП транзисторе с двумя затворами помимо плавающего затвора имеются и управляющие. В отличие от ЛИПЗ МОП транзистора с одним затвором в плавающий затвор вводят отрицательные заряды – электроны. Наличие электронов препятствует положительному напряжению на затворе, и транзистор не открывается. Наличие электронов, по-существу, сдвигает передаточную характеристику транзистора в сторону увеличения порога отпирания.

Запоминающая ячейка состоит либо из 2-х транзисторов Т₁, Т_L или 1-ого Т_L транзистора.

Считывание:

Подача сигнала на шину выборки отпирает транзистор Т₁ и Т_L, если Q_з = 0.

Ноль, подключенный к истоку Т_L попадает на разрядную шину ШР. Происходит считывание нуля.

Если Q_з ¹ 0, а отрицательно, транзистор Т_L не открывается, и на разрядной шине получаем единицу благодаря V_сс через R.

Режим записи:

Во время записи на управляющий затвор подаётся повышенное напряжение, на сток напряжение приблизительно в 2 раза меньше. Транзистор открывается в независимости от состояния плавающего затвора. Благодаря повышенным напряжениям электроны двигающиеся от истока к стоку приобретают высокую кинетическую энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера между каналом и плавающим затвором. Благодаря туннельному эффекту электроны попадают в плавающий затвор.

Т.о. плавающий затвор заряжается. Для записи на ШР попадают V_pp/2, а на ШВ V_pp.

Схема работает либо с 2-мя, либо с одним транзистором.

Режим стирания

При стирании исток подключается к повышенному напряжению, а сток – свободен.

Затвор и подложка на земле.

Из-за данного включения электроны из плавающего затвора туннелируют в сторону истока и информация в ячейке стирается.

Для обеспечения стирания необходимо исток подключить к повышенному напряжению, а значит требуются дополнительные ключи, которые подключают исток либо к 0, либо к V_pp.

Для обеспечения стока свободным требуется транзистор Т₁. Т.е. и дополнительные ключи необходимы для индивидуального стирания информации в каждой ячейке. Однако можно установить дополнительные ключи для всех ячеек, и, убрав Т₁, отключать разрядные шины во время стирания. В этом случае возможно стирание всего массива одновременно. А ячейка памяти состоит из одного транзистора Т_L. Так организована FLASH - память.

Если средства стирания индивидуальны у каждой ячейки, то получим ЕЕРROM. Объём памяти FLASH, по сравнению с EEPROM примерно в 4 раза больше.

FLASH ЗУ

Реализуется на транзисторах с двумя затворами запись и считывание электрич. Классификация по Intel.

- флэш-память – стирание всё вместе

- загруженный блок – стирание поблочно

Блоки разного размера.

- флэш – файл - блоки делятся на равные части и блоки стирании индивидуальны

- совмещенный загрузочный блок и флэш – файлы.

Время записи и стирания очень длинное, но сравнимо с временем считывания. Чтобы убрать отличия вводят статическую буферную память.

Данный тип памяти реализуется на L-S транзисторах с двумя затворами, а, следовательно имеет следующие особенности:

1) Сохранение информации при выключении питания.

2) Многократную запись и считывание информации, причем запись и стирание электрические.

3) Память обеспечивает быстрое чтение и медленную запись.

В настоящее время выпускаются МС, в которых совмещены загрузочный блок и флэш-файл. Кроме того для обеспечения быстрой записи информации в ЗУ доставляют буферные статические ЗУ, которые позволяют быстро и записывать, и считывать. Перезапись информации из буферного ЗУ во флэш осуществляется медленно в промежуток времени, когда отсутствует обращение к флэш ЗУ.

Статическое ЗУ

Т₁, Т₂, T₃, T₄ - реализуется RS - триггер

Причем Т₁ и Т₂ транзисторы со встроенным каналом (см. характеристику)

Т₁ – Т_н - RS - триггер

Т₁, Т₂, T₃, T₄реализуют I⁰_c триггер, причем Т₁ и Т₂ - транзисторы со встроенным каналом.

Т.к. затвор – исток закорочен, они представляют собой резисторы R_экв в соответствии с формулой

Хранение:

Транзисторы T₅, Т₆, T₇, T₈ - заперты

Если в ячейке «0», то транзистор Т₄ открыт, и на его стоке «0». Этот ноль, поступая на затвор, удерживает Т₃ в запертом состоянии.

V_зи(тз) = 0 – 0 = 0

Значит на его стоке V_cc, поступавшее через R_экв (Т₁), которое в свою очередь, поступая на затвор Т ₄, удерживает его открытым.

Аналогично для хранения единицы только Т₃ и Т₄ меняются местами.

При считывании подаётся сигнал на шину выборки, открыв транзисторы Т₅ и Т₆ и соответственно с Т₃ и Т₄, подключенным к прямому и инверсной ШР.

Если в ячейке ноль, то на ШР «0», ШР = 1, после усилителя считывание, которое преобразуется из парофазной в однофазную, получаем «0». При 1 аналогично.

Запись:

Во время записи подаётся сигнал на шину выборки. Дополнительно открывают транзистор Т₇ или Т₈в зависимости от того, что записывают 1 или 0. Например, при записи 0 открывают Т₈ и «0» появляется на прямой ШР, через Т₆ он поступает на сток Т₄ и Т₃. Т₃ закрывается, на его СС

V_cc, которое поступало на затвор Т₄, удерживая его открытым. Аналогично записывается «1».

Особенности схемы:

Имеем быстрые запись и чтение, информация хранится столь долго, пока есть напряжение питания. В компьютерной его основе реализуют КЭШ - память. Однако, одна ячейка требует 6 транзисторов.

Динамическое ЗУ

ОЭ – опорный запоминающий элемент

Упрощенная схема:

Запоминающая ячейка состоит из транзистора и конденсатора хранения. Информация хранится на конденсаторе. Наличие заряда «1», отсутствие – «0».

Конденсатор хранения – паразитный конденсатор.

При записи информации подаётся сигнал на шину выборки и открывается транзистор Т₁ или Т₀. И на разрядную шину подаётся либо Е, либо 0. До соответствующих потенциалов и заряжается конденсатор. При считывании открывается транзистор Т и конденсатор С_{хранения} хранения подключается к РШ. Шина ШР имеет паразитную ёмкость С_л, которая значительно превышает С_{хранения}. Происходит перераспределение заряда между С_хр и С_л в соответствии с законом сохранения заряда. Из-за того, что С_л> > С_хр на ШР происходит небольшое изменение потенциала, чтобы отреагировать на это изменение устанавливают усилитель считывания, на второй вход которого подают выход опорного запоминающего элемента. Перед считыванием в конденсатор опорного запоминающего элемента так же как и в ёмкость С_л вносят заряд, соответствующий напряжению . В этом случае на разрядной шине получаем небольшое превышение или понижение, на что и реагирует усилитель считывания.

При считывании конденсатор С_хр разряжается, следовательно после считывания необходимо восстановить информацию. На предварительный заряд опорного элемента и ШР, а также восстановления информации требуется дополнительное время, кроме того со временем заряд на С_хр теряется, а следовательно требуется её восстановление или регенерация. Это осуществляется периодически.

Эта память имеет наибольшую плотность (наибольшую информационную ёмкость), но быстродействие ниже, нежели у статической памяти.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 9 10 11 1213