数字第7章半导体存储器

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1、第七章半导体存储器第七章半导体存储器半导体存储器是一种能存储大量二值信息(或称为二值的数据)的半导体器件。在电子计算机以及其他一些数字系统的工作过程中，都需要对大量的数据进行存储。因此，存储器也就成了这些数字系统不可缺少的组成部分。7.1概述由于计算机处理的数据量越来越大，运算速度越来越快，这就要求存储器具有更大的存储容量和更快的存取速度。通常都把存储量和存取速度作为衡量存储器性能的重要指标。目前动态存储器的容量已达109位／片。一些高速随机存储器的存取时间仅10ns左右。因为半导体存储器的存储单元数目极其庞大而器件的引脚数目有限，所以在电路结构上就不可能像

2、寄存器那样把每个存储单元的输入和输出直接引出。为了解决这个矛盾，在存储器中给每个存储单元编了一个地址，只有被输入地址代码指定的那些存储单元才能与公共的输入／输出引脚接通，进行数据的读出或写入。丰富多彩的数据存储器SIM卡数码相机用的MS记忆棒使用FLASHMemory的电子盘（U盘）MP3播放器PC机主板内存插槽内存条半导体存储器的种类很多，首先从存、取功能上可以分为只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)和随机存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)两大类。7.2只读存储器ROM只读存储器在正常工作状态下只能从中读取数据，

3、不能快速地随时修改或重新写入数据。ROM的优点是电路结构简单，而且在断电以后数据不会丢失。它的缺点是只适用于存储那些固定数据的场合。只读存储器中又有掩模ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称PROM)和可擦除的可编程ROM(ErasableProgrammableRead—OnlyMemory，简称EPROM）几种不同类型。图7.2.1ROM的电路结构框图7.2.1掩膜只读存储器00图7.2.2二极管ROM的电路结构图011011011001100存储矩阵011010000110010二极管反偏不通接二极管的位置存

4、储1,不接存储0存储矩阵11010100接二极管的位置存储1,不接存储0存储矩阵00100010接二极管的位置存储1,不接存储0存储矩阵10110001接二极管的位置存储1,不接存储0译码矩阵001110001000译码矩阵011011000001100图7.2.2二极管ROM的电路结构图011011011000110001011004×4位存储器数据表图7.2.3用MOS管构成的存储矩阵1007.2.2可编程只读存储器（PROM）在开发数字电路新产品的工作过程中，设计人员经常需要按照自己的设想迅速得到存有所需内容的ROM。这时可以通过将所需内容自行写入PR

5、OM而得到要求的ROM。PROM的总体结构与掩模ROM一样，同样由存储矩阵、地址译码器和输出电路组成。不过在出厂时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储元件，即相当于在所有存储单元中都存人了1。图7.2.4熔丝型PROM的存储单元返回图7.2.5PROM管的结构原理图7.2.3可擦除的可编程只读存储器一、EPROM(UVEPROM)由于可擦除的可编程ROM(EPROM)中存储的数据可以擦除重写，因而在需要经常修改ROM中内容的场合它便成为一种比较理想的器件。最早研究成功并投入使用的EPROM是用紫外线照射进行擦除的；并被称之为EPROM。因此，现在一提到

6、EPROM就是指的这种用紫外线擦除的可编程ROM(Ultra-VioletErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称；UVEPROM)。不久又出现了用电信号可擦除的可编程ROM(ElectricallyErasableProgrammableRead—OnlyMemory，简称E2PROM)。后来又研制成功的快闪存储器(FlashMemory)也是一种用电信号擦除的可编程ROM。一、EPROM(UVPROM)EPROM与前面已经讲过的PROM在总体结构形式上没有多大区别，只是采用了不同的存储单元。早期EPROM的存储单元中使

7、用了浮栅雪崩注入MOS管(Floating-gateAvalanche-InjuctionMetal-Oxide-Semiconductor，简称FAMOS管)，它的结构示意图和符号如图7.2.6所示。图7.2.6FAMOS管的结构和符号FAMOS管本身是一个P沟道增强型的MOS管，但栅极“浮置”于SiO2层内，与其他部分均不相连，处于完全绝缘的状态。如果在它的漏极和源极之间加上比正常工作电压高得多的负电压(通常为－45V左右)，则可使漏极与衬底之间的PN结产生雪崩击穿，耗尽区里的电子在强电场作用下以很高的速度从漏极的P+区向外射出，其中速度最快的一部分电子

8、穿过SiO2层而到达浮置栅，被浮置栅俘获而形成栅极存