《数字电路基础 阎石 第七章 半导体存储器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电路基础 阎石 第七章 半导体存储器（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字电路基础数字电路基础 阎石阎石 第七章第七章 半导体存储器半导体存储器本文由 baoyizhong0 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。数字电子技术基础 （第五版）教学课件 数字电子技术基础第七章半导体存储器第七章半导体存储器！单元数庞大 ！输入/输出引脚数目有限7.1 概述 能存储大量二值信息的器件 一、一般结构形式输 入 出 电 路 I/O二、分类 1、从存/取功能分： 、从存/ 只读存储器 (Read-Only-Memory） Read-Only-Memory）掩模 ROM 可编程 ROM 可擦除的可编程 EPROM随机读
2、/ 随机读/写 静态 RAM （Random-Access-Memory） 动态 RAM Random-Access-Memory） 2、从工艺分： 双极型 MOS 型 MOS 型7.2 ROM 7.2.1 掩模 ROM 掩模 ROM 一、结构二、举例A0An-1D0 W0W(2n-1)Dm地A1址A0 D3数D2据D1 D00 0 1 10 1 0 10 1 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 0两个概念： ? 存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元” ，存储单元 中有器件存入“1” ，无器件存入“0” 中有器件存入“1” ，无器件存入“0”存储器的容量：“字数 x 位数”掩模 RO
3、M 的特点： 掩模 ROM 的特点： 出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产 简单，便宜，非易失性7.2.2 可编程 ROM（PROM） 可编程 ROM（PROM）总体结构与掩模 ROM 一样，但存储单元不同 总体结构与掩模ROM 一样，但存储单元不同熔丝由易熔合金制成 ?出厂时，每个结点上都 有 ? 编程时将不用的熔断 ！ 是一次性编程，不能改 写 ！7.2.2 可编程 ROM（PROM） 可编程 ROM（PROM）总体结构与掩模 ROM 一样，但存储单元不同 总体结构与掩模ROM 一样，但存储单元不同写入时，要使用编程器7.2.3 可擦除的可编程 ROM（EPROM） 可擦除的可编程ROM
4、（EPROM）总体结构与掩模 ROM 一样，但存储单元不同 总体结构与掩模ROM 一样，但存储单元不同 一、用紫外线擦除的 PROM（UVEPROM） 一、用紫外线擦除的 PROM（UVEPROM）SIMOS ( Stacked ? gate Injuction MOS ) 叠栅注入 MOS 管Gc : 控制栅 G f : 浮置栅工作原理： 若 G f 上充以负电荷，则 Gc 处正常逻辑高电平下不导通 若 G f 上未充负电荷，则 Gc 处正常逻辑高电平下导通, “写入”：雪崩注入, D ? S 间加高压（ 25V）发生雪崩击穿 20 同时在 Gc 上加 25V ,50ms 宽的正脉冲， 吸引
5、高速电子穿过 SiO2 到达 G f , 形成注入电荷 “擦除”：通过照射产生电子 ? 空穴对，提供泄放通道 紫外线照射 20 30 分钟（阳光下一周，荧光灯下 3 年）二、电可擦除的可编程 ROM（ PROM） 二、电可擦除的可编程ROM（E2PROM） 总体结构与掩模 ROM 一样，但存储单元不同 总体结构与掩模 ROM 一样，但存储单元不同为克服 UVEPROM 擦除慢，操作不便的缺 点 采用 FLOTOX ( 浮栅隧道氧化层 MOS 管)G f 与 D 之间有小的隧道区， SiO 2 厚度 2 10 ?8 m 当场强达到一定大小（ 10 7 V / cm ）电子会穿越隧道 , ? “隧
6、道效应”工作原理： G f 充电荷后，正常读出 GC 电压（3V）下， T 截止 未充电荷时，正常读出 GC 电压（3V）下， T 导通充电： Wi , GC 加 20V ,10 ms 的正脉冲， B j 接 0 电子隧道区 G f放电：GC 接 0，Wi , B j 加正脉冲， G f 上电荷经隧道区放电三、快闪存储器（Flash Memory） 三、快闪存储器（Flash Memory） 为提高集成度，省去 T2（选通管） 为提高集成度，省去T2（选通管） 改用叠栅 MOS 管（类似 SIMOS 管） 改用叠栅 MOS 管（类似 SIMOS 管）G f 与衬底间 SiO2 更薄（ 15nm
7、） 10 G f 与 S 区有极小的重叠区 ? （隧道区）* 工作原理： 向 G f 充电利用雪崩注入方式， D ? S 加正压（ V） ，Vss 接 0 6 Gc 加 12V， us 的正脉冲 10G f 放电，利用隧道效应 G c = 0 , V ss 加 12V ,100 ns 的正脉冲 G f 上电荷经隧道区放电7.3 随机存储器 RAM 随机存储器 RAM7.3.1 静态随机存储器（SRAM） 静态随机存储器（SRAM） 一、结构与工作原理二、SRAM 的存储单元 二、SRAM 的存储单元六管 N 沟道增强型 MOS 管T1 T4 为基本 RS 触发器， 作存储单元 X i = 1
8、时，能在 1行中被选中， T5 , T6 导通，Q、Q 与 B j、Bj 相通当 C S = 0 时， 若 R = 1, 则 A1 导通， A 2 与 A 3 截止， W Q I ，读操作 O若 R = 0, 则 A1 截止， A 2 与 A3 导通， W I Q ，写操作 OY j = 1 时，所在列被选中， ?第 i 行 T7 , T8 导通，这时? 单元与缓冲器相连 ? 第 j 列7.3.2* 动态随机存储器（DRAM） 动态随机存储器（DRAM） 动态存储单元是利用 MOS 管栅极电容可以存储电荷的原理 动态存储单元是利用 MOS 管栅极电容可以存储电荷的原理7.4 存储器容量的扩展7
9、.4.1 位扩展方式 适用于每片 RAM,ROM 字数够用而位数不够时 适用于每片 RAM,ROM 字数够用而位数不够时 接法：将各片的地址线、读写线、片选线并联即可例：用八片 1024 1 位 例：用八片 1024 x 1 位 1024 x 8 位的 RAM 8 位的 RAM7.4.2 字扩展方式适用于每片 RAM,ROM 位数够用而字数不够时 适用于每片RAM,ROM 位数够用而字数不够时 例：用四片 256 8 位 例：用四片256 x 8 位1024 x 8 位 RAM 8 位I O0 I O7A0 A7 , A8 , A9R W 1024 x 8 RAM数据线： O0 I O7 I
10、地址线：A0 A7 读/写信号： W R 片选信号：CS 数据线： O0 I O7 I 地址线：A0 A7 , A8 , A9 读/写信号： W R每一片提供 256 个字，需要 256 个地址 ( A0 7 : 0 0 ? ? ? ?1 1) 用 A9 , A8 两位代码区分四片即将 A9 A8 译成 Y0 Y3, 分别接四片的 CS A9 A80 0 1 1 0 1 0 1 CS1 CS 2 CS 3 CS 40 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0四片的地址分配就是： 00 A7 A0 , 0 255 01 A7 A0 , 256 511 10 A7 A0 , 512 7
11、67 11 A7 A0 768 1023A1 A00 0 1 1 0 1 0 1 CS1 CS 2 CS3 CS 40 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0四片的地址分配就是： A 9 A 2 00 , A 9 A 2 01 , A9 A 2 10 , A 9 A 2 11A2 A1 A9A1 A07.5 用存储器实现组合逻辑函数一、基本原理 从 ROM 的数据表可见： ROM 的数据表可见： 若以地址线为输入变量，则数据线即为一组关于地址变 量的逻辑函数 地 址 数 据A1 A0 D3 D2 D1 D00 0 1 10 1 0 10 1 0 11 0 1 10 1 0 11
12、1 0 0A0An-1W0W(2n-1)7.5 用存储器实现组合逻辑函数一、基本原理 从 ROM 的数据表可见： ROM 的数据表可见： 若以地址线为输入变量，则数据线即为一组关于地址变 量的逻辑函数地A1址A0 D3数D2据D1 D00 0 1 10 1 0 10 1 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 0地A1址A0 D3 D2数据D1 D00 0 1 10 1 0 10 1 0 11 0 1 10 1 0 11 1 0 0二、举例用 ROM 产生： ? Y1 = ?Y = ? 2 ? ?Y3 = ?Y4 = ? ABC + ABC ABCD + BCD + ABCD ABCD + ABC D ABCD + ABCDY1 = m( 2,3,6,7 ) ? ?Y2 = m( 6,7,10,14) ? ?Y3 = m( 4,14) ?Y4 = m( 2,15) ?1
