数字电路--第7章.ppt

第七章 半导体存储器 图7.2.6 SIMOS管的结构和符号 图7.2.8 Flotox管的结构和符号 1024 ? 4位RAM（2114）的结构框图 图7.3.4 六管CMOS静态存储单元 例2的ROM点阵图 * 第七章 半导体存储器 §7.1 概述 §7.2 只读存储器（ROM） §7.3 随机存储器（RAM） §7.4 存储器容量的扩展 §7.5 用存储器实现组合逻辑函数 学习要点： 介绍各种半导体存储器的工作原理和使用方法 只读存储器(ROM、PROM、EPROM和快闪存储器) 随机存储器（DRAM、SRAM） 存储器容量的扩展及用存储器设计组合逻辑电路的概念 7.1 概 述 半导体存储器是能存储大量二值信息的半导体器件。 从存、取功能上分为 衡量存储器性能的重要指标：存储量和存取速度。 只读存储器（ROM） 优点：电路结构简单，断电后数据不丢失 缺点：只适用于存储固定数据的场合 随机存储器（RAM） 从制造工艺上分为 双极型 MOS型 ——制作大容量的存储器 在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速地随时修改或重新写入数据 在正常工作状态下能随时向存储器写入数据或读出数据 优点：读、写方便，使用灵活。 缺点：一旦停电，所存储的数据将 随之消失。 7.2 只读存储器（ROM） 7.2.1 掩模只读存储器(ROM) 地址输入 地址译码器 存储矩阵 输出缓冲器 数据输出 三态 控制 由许多存储单元（二极管、双极型三极管或MOS管）排列组成。每个单元存放1位二值代码（0或1）。每一组存储单元有一个对应的地址代码。 将输入的地址代码译成相应的控制信号，利用控制信号从存储矩阵中选出指定的单元，并把其中的数据送到输出缓冲器 能提高存储器的带负载能力，实现对输出状态的三态控制，以便与系统的总线联接 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 D3 D2 D1 D0 A1 A0 数 据 地 址 字线与位线的每个交叉点都是一个存储单元。交点处接有二极管相当于存1，没接二极管时相当于存0。 交点的数目=存储单元数，存储容量=(字数)*(位数) 用二极管制作的ROM 地址线 位线 字线 用MOS 工艺制作的ROM 用N沟道增强型MOS管代替二极管。字线与位线的每个交叉点处接有MOS 管相当于存1，没接MOS 管时相当于存0。 注：接有MOS管的位线由于MOS管导通为低电平，经反相缓冲器输出为高电平。 7.2.2 可编程只读存储器(PROM) ①熔丝型PROM存储单元 ②PN结击穿法PROM存储单元 PROM的总体结构与掩膜ROM一样，只是在出厂时所有存储单元都存入1或0。 存储1，熔断后，存储0。 存储0，击穿后，存储1。 出厂时所有存储单元都存入1。 编程时先输入地址代码，找出要写入0的单元地址。然后使VCC和选中的字线提高到编程所需要的高电平，同时在编程单元的位线上加入编程脉冲(幅度约20V，持续时间约几微秒)，此时写入放大器AW的输出为低电平、低内阻状态，有较大的脉冲电流流过熔丝，熔丝熔断。 PROM的内容一经写入，就不能修改。 PROM的结构原理图 用紫外线照射进行擦除的UVEPROM 、用电信号擦除的E2PROM和快闪存储器(Flash Memory)。 一、EPROM(UVEPROM) 7.2.3 可擦除的可编程只读存储器(EPROM) EPROM与PROM的总体结构形式没有多大区别，EPROM中采用叠栅注入MOS管制作存储单元。 图7.2.6 SIMOS管的结构和符号 SIMOS 控制栅GC用于控制读出和写入。 浮置栅Gf用于长期保存注入电荷。 1.浮置栅上未注入电荷以前，在控制栅上加入正常高电平电压，能够使漏—源之间产生导电沟道，SIMOS导通。 2.浮置栅上注入负电荷以后，必须在控制栅上加入更高电压才能抵消注入电荷的影响而形成导电沟道，因此在栅极加上正常的高电平信号时SIMOS不会导通。 浮栅上的电荷无放电通路，没法泄漏。 用紫外线照射芯片上的玻璃窗，则形成光电电流，把栅极电子带回到多晶硅衬底，SIMOS管恢复到初始的导通状态。 1.浮置栅上未注入电荷在控制栅上加入正常高电平电压，SIMOS导通，相当于写入0。 2.浮置栅上注入负电荷以后，在栅极加上正常的高电平信号时SIMOS不会导通，相当于写入1。 二、E2PROM 前面研究的可擦写存储器的缺点是要擦除已存入的信息必须用紫外光照射一定的时间，因此不能用于快速改变储存信息的