Мікросхеми РПЗП-ЕС на МНОН-транзисторах

Для побудови пам'яті типу РПЗП-ЕС широко використовують транзистори МНОН (від слів метал-нитрид-оксид-напівпровідник) з двошаровим діелектриком підзатвора. На поверхні кристала знаходиться тонкий шар діоксид кремнію S_iО₂, далі – товщий шар нітриду кремнію S_i3N₄, а потім вже металевий затвор (рис. 6.11а).

Рис.6.11. Елементи пам'яті на МНОН-транзисторі: а – топологія; б – вольтамперна характеристика lc=f(UC4); в – схема ЕП

Елемент пам'яті на МНОН-транзисторі працює в таких режимах програмування, зберігання, зчитування і стирання інформації.

Програмуванням називається процес занесення заряду під затвор транзистора. При цьому до затвора n-канального МНОН-транзистора, в якому створюється заряд, прикладають позитивний імпульс напруги амплітудою близько 20 В. Под дією сильного електричного поля електрони знаходять достатню енергію і тунелюють з підкладки через тонкий шар оксиду завтовшки близько 5 нм в шар нітриду, де вони захоплюються "пастками".

У нітриді з'являється нерухомий негативний заряд, що виконує функцію носія інформації. Вважають, що наявність заряду відображає логічний 0, а його відсутність – логічна 1. Транзистор, в якому заряд відсутній, відкривається робочим сигналом. У n-канальних МНОН-транзисторах заряд екранує дія позитивної напруги на затворі і відповідно підвищує порогову напругу настільки, що робочий сигнал не може відкрити транзистор (рис. 6.11б).

У схемі ЕП на МНОН-транзисторі вихідний струм N_вих, що відображає логічну “1”, з'являється за таких умов: X_i = Y_i = 1, заряд під затвором транзистора VT1 відсутній. Після програмування новий стан МНОН-транзистора зберігається місяцями або роками. Перед новим записуванням стара інформація стирається записуванням нуля в ЕП. Число перезаписувань інформації знаходиться в межах 104-106 раз.

У режимі зчитування на затвори МНОН-транзисторів подають напругу U_СЧ, значення якої лежить між двома граничними рівнями. Якщо в ЕП записують логічну 1, то транзистор відкривається; якщо логічний “0” – транзистор буде закритим. Отже, залежно від стану транзистора при подачі на його затвор напруги зчитування U_СЧ (по координаті Х₁) і розрядній шині Y_j струм або протікає, або ні (рис. 6.9в). Підсилювач зчитування трансформує стан розрядної шини у вихідну напругу високого (струм протікає) або низького (струм відсутній) рівнів.

Якщо транзистор має заряд в діелектриці, тобто знаходиться в стані логічного “0”, то для його переходу в стан "1" накопичений заряд витісняють з-під затвора негативним імпульсом напруги 30-40 В, який подається на затвор відносно підкладки. Такий процес називають режимом стирання.

Дата добавления: 2015-10-24