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[图文]只读存储器ROM       ★★★
只读存储器ROM
发布者:imefan 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-2-7 13:38:33

一、只读存储器的一般结构

  容量=字位=16字位ROM结构图:

  地址译码器是一个二进制全译码电路,即是一个不可编程的“与”阵列。存储体是一个“或”结构的阵列。

读出的信息内容如表所示:

  从中可知:ROM没有记忆电路,且由固定的“与”阵列和固定的“或”阵列组成,所以是一种组合逻辑电路。如果“与”和“或”阵是可编程时,就是前面介绍的组合型可编程逻辑器件(PLD)了。为此,ROM也可用简化图表示了。表明PLD器件是由ROM逐步发展过来的。

二、只读存储器ROM的种类

 根据不同的半导体制造工艺,或阵列的编程方式有多种。存储器ROM种类通常按其编程工艺划分:

 1.掩膜型只读存储器:用掩膜工艺,生产厂在存储体中的字位线交叉处,根据用户要求的存储内容,制作半导体器件。一旦制成,其内容就固定,无法更改,只供读出。如家电中的洗衣机程序,电风扇程序都是固定的。

 2.一次编程(改写)的只读存储器PROM:可以编程一次,编程后内容就固定了,再无法更改。在这种PROM中的存储体内,字位线的每个交叉点上都做上一个半导体器件。

 3.可多次编程(改写)的只读存储器EPROM(紫外线擦除式可编程只读存储器UVEPROM:Ultraviolat Erasable Programmable ROM):这种ROM在每个字位线的交叉点都做上一个特殊的MOS器件。一种是FAMOS(Floating gate Avalanche Injunction MOS);另一种是SIMOS(Stacked gate Injunction MOS)。

  它与普通MOS管不同的是有两个栅极,第一栅极与其它电极完全绝缘。要求能控制管子导电或截止的思路是:设法让栅极g1获取电子,并能控制电子释放。当g1带上电子后,管子的开启电压将升高;电子释放后,开启电压恢复正常。栅极g1获取电子的方法是:在漏源极间加上一定的编程电压VPP(该电压由制造时工艺决定),同时在控制栅极g2加上控制脉冲,此时在栅极下面的两个N+区间感应出电子,其中一些能量大的电子就会穿越SiO2层而达到栅极g1,g1积累了一定的电子后,它的开启电压将升高。g1俘获电子后,该电子可以长期保留。如果要使开启电压降为正常时,只要用紫外线或X射线照射该SIMOS管,让g1上的电子释放,管子的开启电压就恢复正常。该半导体存储器在出厂时,栅极g1都不带电子,所以,字选线Wi高电平后,SIMOS导电,位线上信息为“0”,经三态门反相后,读出为“1”信息。可见,未编程前,其信息为全“1”。若要将某单元信息改写成“0”时,通常是用硬件编程器产生编程电压和编程高压脉冲,使栅极g1带上电子,开启电压升高,字选线Wi高电平后,SIMOS管截止,读出信息为“0”。如果要对一片已写好的EPROM进行改写时,应将前面写入的内容擦除。使EPROM信息重新恢复为全“1”后,进行第二次写入操作。

EPROM存储单元:

  可见EPROM:可多次编程,编程次数达100百次以上;每次编程前,需先用UV擦除,时间约20分钟;编程后需防空气中UV,数据可保存20年以上。

 4.EEPROM(电擦除式可编程只读存储器EEPROM)

  EEPROM的擦除只需电信号(高压编程 电压和高压脉冲),且擦除速度快;可以单字节擦除或改写,而EPROM只能整片擦除;有些EEPROM可5V编程;EEPROM既具有ROM器件的非易失性优点,又具备类似RAM器件的可读写功能(只不过写入速度相对较慢)。

  隧道MOS管结构和符号:

  制作在EEPROM上的器件是隧道MOS管,隧道MOS的导电机理与SIMOS相似,只是在栅漏区之间有一个厚度极薄的隧道区。当漏极接地,栅极加上编程脉冲电压。由于隧道区极薄,所以只要不高的电压,在该区将产生一个极强的电场,沟道中感应的电子在电场的作用下穿越SiO2层而达到栅极g1,这样隧道MOS管的开启电压升高。要使g1电子释放(即擦除信息),只要将栅极接地,漏极加上编程电压,产生与原电场方向相反的电场,从而使g1上的电子释放。由于器件中的第一栅极容易获得电子,该电子也容易释放,所以,这种ROM的编程比较方便。现在用的很普遍。

  EEPROM存储单元:

 5.快闪存储器(FLASH Memory):每个存储单元只需单个MOS管,因此其结构比EEPROM更加简单,存储容量可以做得更大,不能象EEPROM那样实现单字节擦除或改写,一般只能分页擦除或改写,根据器件容量大小,一页大小为128、256、512、64K字节不等。快闪存储器中的叠栅MOS管的浮置栅极g1和衬底间的SiO2层更加薄,另外在源极区采用双级扩散工艺。快闪存储器的编程和擦除机理都与EEPROM相似,即利用了“电子隧道效应”。当g2接地,在源极加上编程脉冲,即会在浮栅与源极间产生隧道效应,使浮栅电子释放。

三、ROM的应用举例

  用ROM产生各种逻辑函数:依据是ROM由“与”阵列和可编程的“或”阵列组成,“与”阵列产生“与”项,然后由可编程的“或”阵列产生各种“与或”表达式。

  例:试用EPROM2716将四位二进制码转换成格雷码。EPROM2716有11条地址线,可以访问211=2048个存储单元,一个存储单元存放着8位的二进制信息,所以,其存储容量为2048×8字位(2K字节)容量。VPP是编程电压,、

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文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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