第9章半导体存储器和可编程逻辑器件ppt课件.ppt

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1、第9章半导体存储器和可编程逻辑器件9.1只读存储器(ROM)9.2随机存取存储器(RAM)9.3可编程逻辑器件简介主要内容： 半导体存储器与可编程逻辑器件属于大规模集成电路，目前主要用于计算机的内存储器及其它功能模块，在移动通信、移动存储器等领域也有很广阔的应用前景。本章首先学习各种半导体存储器的特点、分类，了解各种半导体存储器的工作原理和使用方法。最后，了解可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevices，简称PLD)的基本知识。半导体存储器按存取功能分类按存储原理分类按制造工艺分类ROMRAM双极型MOS型静态存储器动态存储器ROMPROMEPROME2PROM

2、FlashROM半导体存储器半导体存储器结构框图9.1只读存储器（ROM）只读存储器(ROM)是一种存放固定不变的二进制数码的存储器，在正常工作时，可重复读取所存储的信息代码，而不能改写存储的信息代码。断电后，信息不会消失。9.1.1只读存储器（ROM）框图由地址译码器、存储矩阵、输出缓冲器以及芯片选择逻辑等组成。存储容量：N×M位9.1.2掩膜ROM掩膜ROM是通过掩膜工艺制造出的一种固定ROM，用户无法改变内部所存储的信息，它具有性能可靠，大批量生产时成本低等优点。由于在制造时需要开膜，且费用可观，故只有在产品相当成熟且批量很大或长期生产时才考虑使用。9.1.3熔丝式ROM（P

3、ROM）熔丝式ROM是由用户用专用的写入器将信息写入。如要将某位写入信息为0，则将该位的熔丝烧断。如要将某位写入信息为1，则将该位的熔丝保留（不烧断）。由于熔丝烧断后不可恢复，故只能写入一次。它在制造时无需开膜，适合小批量生产时选用。9.1.4紫外线可擦除可编程ROM（U－EPROM）EPROM是由用户用专用的写入器将信息写入器件的ROM。与PROM不同的是，如果要更改内部存储信息，只需将此器件置于紫外线下擦除之后，用户又可将新的信息写入该器件。这种器件使用较方便，但成本略高，适合小批量生产时选用。EPROM器件的存储单元采用了浮置栅雪崩注入MOS电路，简称为FAMOS管。FAMO

4、S管的栅极全部被二氧化硅包围着，没有引出脚，如悬浮状态，所以称为“浮置栅”。原始的浮置栅不带电荷，FAMOS管不导通，位线上是高电平，存储的信息为1。当FAMOS管的源极S与衬底接地、漏极D接较高电压（大于正常工作电压)时，漏极PN结反向击穿产生“雪崩”现象，使浮置栅积累电荷，FAMOS管处于导通状态，位线被箝在低电平，存储的数据为0。由于浮置栅被绝缘的二氧化硅包围，电荷不会丢失，即信息也不会丢失，这种存储的信息可能安全保存20年以上，但为了防止平时日光中的紫外线的照射，在其玻璃窗口上帖上黑纸。当EPROM置于强紫外光下曝光时，产生的光电流使所有浮置栅上的电荷返回到衬底，电荷被清除

5、，即所有的信息皆变为1（这一过程大约为15min）。在写入信息时，若要使某位信息为0，即对应该位的存储单元内浮置栅需注入电荷，可将该位对应的漏源极间加一定大小的高电压，使之产生雪崩击穿，产生的热电子穿过薄氧化层，与此同时在栅极上加一定大小的电压，在栅极电场的作用下，热电子被注入至浮置栅上，使浮置栅带电，也就完成了写入信息0的操作。要使某位信息为1，由于原先EPROM内部所有存储单元对应的信息皆为1，故对该位无需操作。EPROM的使用目前EPROM的规格较多，常用的有2716（2K×8位），2732（4K×8位），2764（8K×8位）以及27128（16K×8位）等等，它们的工作电

6、压皆为+5V，但它们的编程电压不一定相同，芯片表面的透明石英玻璃窗专供芯片作擦除操作时紫外线照射用。由于自然光中)含有一定量的紫外线，在一定时间的作用下，可能会使芯片上部分或全部信息被擦除，所以在信息写入后，应用不透光纸将石英玻璃窗覆盖，以免信息丢失。注意：EPROM反复擦写的次数是有限的。EEPROM具有在线电改写，每个存储单元可改写上万次，在各个领域被广泛应用，尤其适用于现场停电后数据仍需保持的场合。9.1.5电可擦除可编程ROM（E2PROM）E2PROM的内部电路与EPROM电路类似，但其FAMOS中的结构进行了一些调整，在浮栅上增加了一个遂道二极管（实际上是在浮置栅与N型

7、的衬底形成一层薄薄的氧化层后形成的），在编程时可以使电荷通过它流向浮栅，而擦除时可使电荷通过它流向漏极，不需要紫外线激发放电，即擦除和编程只须加电就可以完成了，且写入数据的电流很小。快闪存储器采用了一种类似于EPROM的单管叠栅结构的存储单元，既吸收了EPROM结构简单、编程可靠的优点，又保留了E2PROM用隧道效应擦除的快捷特性，而且集成度可以做的很高。快闪存储器的写入方法和EPROM相同，即利用雪崩注入的方法使浮栅充电。它的擦除操作是利用隧道效应进行的，在这一点上