Однократно программируемые (прожигаемые) постоянные запоминающие устройства (ОПЗУ) - это наиболее дешевые, емкие и быстродействующие БИС. Существует три основных способа построения ОПЗУ:
- использование плавких перемычек;
- использование прожигаемых кремниевых перемычек ;
- программирование на одном из дополнительных (промежуточных) этапах изготовления (масочные ОПЗУ).
Рассматрим ОПЗУ ТТL - типа с прожигаемыми кремниевыми перемычками - КР556РТ4 и КР556РТ5. Микросхема КР556РТ4 содержит 256*4, а КР556РТ5 512*8 ячеек программируемой памяти. Микросхемы состоят из матриц накопителя, дешифраторов адресов строк, из матрицы шин, обеспечивающих прожигание перемычек и мощных ключей для коммутации прожигающего тока. Условно–графическое обозначение ОПЗУ К556РТ5 показано на рисунке 3.
Uупр - вход сигнала управления;
U – вход напряжения питания;
OV - вход общей шины питания и сигналов;
A0 – A8 – девятиразрядная шина адреса;
D0 – D7 – восьмиразрядная шина данных;
CS1 – CS4 – сигналы выбора кристалла.
Рисунок 3 – Условно – графическое обозначение микросхемы с однократной записью информации К556 РТ5
На рисунке 4 показан фрагмент матрицы накопителя с прожигаемыми перемычками ОПЗУ.
Рисунок 4 – Фрагмент матрицы накопителя ОПЗУ
На рисунке 5 приведены временные диаграммы сигналов и напряжения, обеспечивающие программирование.
Рисунок 5 – Временные диаграммы программирования («прожигания») данных в ОПЗУ
4 Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства с возможностью стирания ультрафиолетовым излучением
Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства с возможностью стирания записи ультрафиолетовым излучением допускают многократное стирание записываемой информации. Это достигается благодаря уникальным электрическим свойствам МОП - транзисторов с изолированными (плавающими) затворами. Из-за возможности многократного стирания информации, микросхемы такого вида называют многократно-программируемыми ПЗУ (МПЗУ). МПЗУ строятся на n- или К-МОП структурах, как показано на рисунке 6.
Изолированные затворы полевых транзисторов матрицы на рисунке 6 гальванически разъединены от всех цепей схемы и от кремниевой подложки тонким слоем двуокиси кремния. Изоляционный слой настолько тонок, что между плавающим затвором и обычным затвором, т.е. шиной программирования (Uупр), возникает наведенный заряд на "плавающем" затворе сквозь изолирующий слой окиси кремния при прохождении через шину программирования импульса тока.
В результате этого при программировании на изолированных (плавающих) затворах возникает отрицательный заряд, который, благодаря высокому удельному сопротивлению двуокиси кремния, может сохраняться неизменным в течении многих лет. Эти заряды закрывают или открывают каналы полевых транзисторов. Например, если плавающий затвор данного транзистора заряжен отрицательным зарядом, то транзистор с n-каналом закрыт, а если нет, то открыт.
+Е – напряжение питания;
Аi – линия адресной шины;
Di – разрядные линии шины данных.
Рисунок 4.10 – Фрагмент матрицы накопителя МПЗУ на полевых транзисторах с изолированными затворами
Микросхемы типа КР573 РФ2 являются перепрограммируемыми постоянными запоминающими устройствами со стиранием информации ультрафиолетовым излучением емкостью 2048 байт. Микросхемы большей емкости КР573РФ4, РФ6, РФ8 по построению подобны микросхеме КР573РФ2. Эти микросхемы являются аналогами зарубежных микросхем типа 2716, 2732, 2764, 27128, 27256, 27512.
Стирание информации осуществляется путем облучения кристаллов микросхем ультрафиолетовым излучением через специальное окно в корпусе микросхемы. При этом под действием облучения двуокись кремния частично ионизируется по всему объему, где проникает излучение и теряет свои изоляционные свойства. Заряд затвора стекает на подложку и полевые транзисторы снова закрываются.
4.4 Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства с электрическим стиранием информации
Перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства с возможностью стирания и записи электрическим способом допускают также многократное стирание записываемой информации. Это достигается благодаря уникальным электрическим свойствам МНОП - транзисторов с двумя слоями тонких диэлектриков под металлическим затвором .
