Репрограммируемые ПЗУ

Репрограммируемые ПЗУ по сути являются электростатиче­скими ЗУ В зависимости от типа транзи­стора различают два вида РПЗУ:

устройства, использующие в качестве элемента памяти так на­зываемый транзистор с «плавающим» затвором;

устройства, использующие в качестве элемента памяти МДП – транзистор с двухслойным диэлектриком – МНОП – транзистор.

Общим для обоих видов является помимо быстрого считывания ранее записанной информации возможность ее неоднократной пе­резаписи. Однако перезапись информации требует изъятия ИС РПЗУ из устройства и использования специализированного обору­дования Сам процесс перезаписи занимает временной интервал, на много порядков превышающий время ее считывания. Отличие указанных типов РПЗУ состоит в различных способах программи­рования.

Типовая схема ЭЗЭ РПЗУ с одномерной адресацией приведена на рис. 9.3. Транзистор VT1 служит для выбора по сигналу с выхода дешифратора адреса соответствующего транзистора па­мяти ЭЗЭ - VT2. ШД через ограничительный резистор R1 подклю­чена к выводу источника питания. При отпирании транзистора VT1 протекание тока в цепи его стока зависит от состояния транзи­стора VT2. Наличие или отсутствие тока классифицируется как хранение сигналов лог. 0 или лог. 1. Обычно, если ток в цепи стока VT2 протекает, считают, что в ячейке был записан сигнал лог. 0, если ток отсутствует – сигнал лог. 1.

Рассмотрим структуру и способ перезаписи информации в тран­зистор с «плавающим» затвором. Своим названием МДП – транзистор с «плавающим» затвором обязан особенности внутренней структуры. По существу это обычный МДП – транзистор, у которого затвор представляет из себя проводящую область (включение), изолированную от других частей прибора слоем диэлектрика (рис 9.4.). Отсутствие каких-либо связей позволяет затвору длительное время хранить достаточно большой электрический заряд. Под действием этого заряда в n – полупроводнике образуется про­водящий канал. Если на затворе присутствует заряд, то через транзистор может протекать некоторый ток (транзистор открыт). Если заряд на затворе отсутствует, то ток стока транзистора равен нулю (транзистор закрыт). Это может соответственно расце­ниваться как присутствие сигнала лог. 0 или лог. 1.

Процесс записи информации в транзистор с плавающим затво­ром подразделяется на два этапа: стирание ранее записанной ин­формации; запись новой информации

На первом этапе поверхность полупроводникового материала с расположенными на ней транзисторами некоторое время (по­рядка 15...20 мин) облучают ультрафиолетовым излучение. При этом происходит удаление существовавшего на затворах транзи­сторов заряда. По этой причине данный тип РПЗУ называют еще ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием.

На втором этапе для записи новой информации р – n – переход, образованный стоком транзистора и подложкой, смещают в обрат­ном направлении. При этом приложенное напряжение должно быть достаточным для электрического пробоя перехода. Часть носите­лей заряда, возникших в результате пробоя, имеет энергию, доста­точную для преодоления энергетического барьера между полупро­водником и диэлектриком. Инжектированные в диэлектрик носи­тели заряда дрейфуют по направлению к «плавающему» затвору и, захватываясь им, образуют заряд последнего. Из за вероятност­ного характера инжекции носителей, накопленный заряд пропор­ционален времени записи.

Более сложную структура:  металл — нитрид кремния — оксид — полупроводник имеет МНОП – транзистор. Между металлическим затвором и полупроводником находятся два различных слоя ди­электрика В таких структурах на границе раздела между слоями диэлектрика может существовать электрический заряд, действие которого на проводимость транзистора аналогично действию за­ряда «плавающего» затвора. Запись информации в ячейки на МНОП – транзисторах  происходит так же, как и в ячейки на тран­зисторах с плавающим затвором. Однако они выгодно отличаются от вышеописанных возможностью электрического стирания инфор­мации.

Следует отметить, что с течением времени электрический за­ряд в транзисторах ЭЗЭ обоих видов убывает. Поэтому со време­нем информация в таких ПЗУ теряется.

Стоимость РПЗУ значительно выше, чем масочных ПЗУ. По­этому РПЗУ находят применение в процессе отладки и опытной эксплуатации электронных устройств, когда велика вероятность изменения записанной в них информации. В последующем РПЗУ меняют на более дешевые виды ПЗУ.

На рис. 9.5. приведено условное графическое обозначение ИС РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием типа 573РФ6А. Схема имеет организацию 8КХ8 Гарантированное время хранения информации при подключенном источнике питания не менее 20000 ч. Гаранти­рованное время хранения информации без подключения источника питания до 5 лет. Гарантированное число перепрограммирований до 25.

Интегральная схема имеет 13 адресных входов (А12 ... А0), 8 вы­водов входов – выходов данных (DО7, ... , DО0), вывод выбора ИС , вывод разрешения по входу , вывод сигнала про­граммирования  и вывод для подключения напряжения программирования .