早期制造的PROM存储单元是利用其内部熔丝是否被烧断来写入数据的,因此只能写入一次,使其应用受到很大限制。目前使用的光可擦除可编程的EPROM 只需将此器件置于紫外线下,即可擦除,因此可多次写入。EPROM 的存储单元是在MOS管中置入浮置栅的方法实现的,如图8.11所示。
图8.11 浮置栅MOS管结构和EPROM存储单元
(a)浮置栅MOS管的结构;(b)EPROM存储单元(www.xing528.com)
图8.11 (a)是浮置栅PMOS管的结构图,图8.11 (b)是其存储单元。浮置栅被包围在绝缘的二氧化硅中。写入时,在漏极和衬底之间加足够高的反向脉冲电压(-30V~-45V),将PN结击穿,雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压消失后,浮置栅中的电子无放电回路而被保留下来。带电荷的浮置栅使浮置栅MOS管的源漏之间导通,当字线选中该存储单元时,位线为低电平;若浮置栅中无电荷,浮置栅MOS管截止,位线为高电平。
当用户需要改写存储单元的内容时,要先用紫外灯光线照射石英盖板下集成芯片中的FAMOS管,在光的作用下,浮置栅上注入的电荷就会形成光电流而泄漏掉,PROM可恢复原来未写入时的状态,因此又可重新写入新信息。PROM重新写入数据后,带电荷的浮置栅使PMOS管的源极和漏极之间导通,当字线选中某一存储单元时,该单元位线即为低电平;若浮置栅中无电荷(未写入)新信息时,浮置栅PMOS管截止,位线为高电平。
利用光照抹掉写入内容需要大约30min,时间较长。为了缩短抹去时间,人们还研制出了电可擦除可编程方式的E2PROM。电可擦除可编程的E2PROM速度一般为毫秒数量级,其擦除过程就是改写的过程,改写以字为单位进行。E2PROM 不但在掉电时不丢失数据,又可随时改写写入的数据,重复擦除和改写的次数高达1万次以上。E2PROM 既具有ROM 的非易失性,又具备类似RAM 的功能,可以随时改写。目前,大多数E2PROM的可编程逻辑器件集成芯片内部都备有升压电路。因此,只需提供单电源供电,便可进行读操作、写操作和擦除操作,为数字系统的设计和在线调试提供了极大方便。
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