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12.2.1
EPROM的結(jié)構(gòu)和工作原理 EPROM是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程存儲器，它的存儲單元多采用N溝道疊柵MOS管（SIMOS），其結(jié)構(gòu)及符號如圖12.2.1(a)所示。除控制柵外，還有一個(gè)無外引線的柵極，稱為浮柵。當(dāng)浮柵上無電荷時(shí)，給控制柵（接在行選擇線上）加上控制電壓，MOS管導(dǎo)通；而當(dāng)浮柵上帶有負(fù)電荷時(shí)，則襯底表面感應(yīng)的是正電荷，使得MOS管的開啟電壓變高，如圖12.1.3(b)所示，如果給控制柵加上同樣的控制電壓，MOS管仍處于截止?fàn)顟B(tài)。由此可見，SIMOS管可以利用浮柵是否積累有負(fù)電荷來存儲二值數(shù)據(jù)。
12.2.2 E2PROM的結(jié)構(gòu)和工作原理 E2PROM也是采用浮柵技術(shù)生產(chǎn)的可編程存儲器，構(gòu)成存儲單元的MOS管的結(jié)構(gòu)如圖12.2.2所示。它與疊柵MOS管的不同之處在于浮柵延長區(qū)與漏區(qū)之間的交疊處有一個(gè)厚度約為80埃的薄絕緣層，當(dāng)漏極接地，控制柵加上足夠高的電壓時(shí)，交疊區(qū)將產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的電場，在強(qiáng)電場的作用下，電子通過絕緣層到達(dá)浮柵，使浮柵帶負(fù)電荷。這一現(xiàn)象稱為“隧道效應(yīng)”，因此，該MOS管也稱為隧道MOS管。相反，當(dāng)控制柵接地漏極加一正電壓，則產(chǎn)生與上述相反的過程，即浮柵放電。與SIMOS管相比，隧道MOS管也是利用浮柵是否積累有負(fù)電荷來存儲二值數(shù)據(jù)的，不同的是隧道MOS管是利用電擦除的，并且擦除的速度要快得多。 E2PROM電擦除的過程就是改寫過程，它是以字為單位進(jìn)行的。E2PROM具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時(shí)改寫（可重復(fù)擦寫1萬次以上）。目前，大多數(shù)E2PROM芯片內(nèi)部都備有升壓電路。因此，只需提供單電源供電，便可進(jìn)行讀、擦除/寫操作，為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和在線調(diào)試提供了極大的方便。
12.2.3 快閃存儲器(Flash Memory) 快閃存儲器存儲單元的MOS管結(jié)構(gòu)與SIMOS管類似，如圖12.2.3所示。但有兩點(diǎn)不同，一是快閃存儲器存儲單元MOS管的源極N+區(qū)大于漏極N+區(qū)，而SIMOS管的源極N+區(qū)和漏極N＋區(qū)是對稱的；二是浮柵到P型襯底間的氧化絕緣層比SIMOS管的更薄。這樣，可以通過在源極上加一正電壓，使浮柵放電，從而擦除寫入的數(shù)據(jù)。由于快閃存儲器中存儲單元MOS管的源極是連接在一起的，所以不能象E2PROM那樣按字擦除，而是類似EPROM那樣整片擦除或分塊擦除。整片擦除只需要幾秒鐘，不像EPROM那樣需要照射15到20分鐘。快閃存儲器中數(shù)據(jù)的擦除和寫入是分開進(jìn)行的，數(shù)據(jù)寫入方式與EPROM相同，需輸入一個(gè)較高的電壓，因此要為芯片提供兩組電源。一個(gè)字的寫入時(shí)間約為200微秒，一般可以擦除/寫入100次以上。 下面舉一列子說明ROM的一種簡單應(yīng)用。圖12.2.4給出了一個(gè)用ROM實(shí)現(xiàn)的十進(jìn)制數(shù)碼顯示電路。圖中8421BCD碼接至ROM的地址輸入線，ROM的七根數(shù)據(jù)線依次接到七段數(shù)碼顯示器的a～g端。這樣，地址單元0000的內(nèi)容對應(yīng)七段數(shù)碼0。1001的內(nèi)容對應(yīng)七段數(shù)碼9，從而實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)顯示。  圖12.2.4
用ROM顯示十進(jìn)制數(shù)(a) 電路原理圖(b) ROM的內(nèi)容
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