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半导体中的可擦除可编程
半导体中的可擦除可编程
　　１．可擦除可编程ROM（EPROM）
　　EPROM的存储单元采用叠层栅注入MOS管。
图7-4-4 EPROM的一个存储单元
Ｗi
Yj
位线
G
S
Ｄ
Ｗi
Yj
×
(a) EPROM叠层栅存储单元
(b) 阵列图符号
　　由于EPROM的存储单元是可擦除可编程的，为了区别于固定ROM，在EPROM阵列图的或阵列中，用“×”表示所存储的信息“1”。
　　EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加灵活、方便。
　　一般EEPROM集成片允许擦写100～10000次，擦写共需时间20ms左右，数据可保存5～10年。
图7-4-6 EEPROM存储单元
Ｗi
Yj
字线
G1
S1
D1
位线
T1
T2
　　EEPROM的存储单元由门控管T2和叠层栅MOS管T1组成。其中T1称为浮栅隧道氧化层MOS管，在一定电压条件下，将产生隧道效应，以实现电擦除操作。
２．电可擦可编程ROM（EEPROM）
工作机理与叠栅MOS管相同
结构：浮栅与漏极N区延长区有一点交迭并且交迭处的绝缘层厚度很小。
写入：控制栅上加高电压，漏极接地即可对浮栅充电，电子穿透绝缘层积累在浮栅上。
擦除：控制栅接地，漏极接高电压即可对浮栅放电，即为电擦除。
读出：G1=3V,Wi=5V
擦除：G1=Wi=21V
写入：G1=0, Wi=Yj=21V
SiO2
P
S1
G1
D1
擦写栅
(多晶硅)
浮　栅
(多晶硅)
N+
N+
SiO2极薄层
0
+21V
图7-4-6 EEPROM存储单元
Ｗi
Yj
字线
G1
S1
D1
位线
T1
T2
可擦除单个存储单元
芯片内部带有升压电路
　　
正常工作：擦写栅加+3V电压，浮栅积有电子电荷时，T1不能导通；浮栅无电子电荷时，T1导通。
P
S
G
D
浮 栅
图7-4-8 快闪存储器
N+
N+
(a)
(b)
D
S
G
位线
Wi
VSS
Yj
隧道区
　　不具备字擦除功能。
写入：利用雪崩击穿产生的大量高能电子在浮栅上积累
读出：Wi=5V,Vss=0V
写入：Wi=6V, Gc=12V脉冲，Vss=0
擦除：G=0V, Vss=12V
整片或分块擦除
电路形式简单、集成度高、可靠性好
结构：快闪存储器MOS管的浮栅到P 型衬底间的氧化绝缘层比SIMOS管的更薄
擦除：控制栅接地、源级接高电压，利用隧道效应放电
工作机理与叠栅MOS管相同
３．快闪存储器（闪光记忆）
7.4.4 用ROM实现组合逻辑函数
　　依据：ROM是由与阵列和或阵列组成的组合逻辑电路。
　　１．将与阵列地址端A0～当作逻辑函数的输入变量，则可在地址译码器输出端（即字线）上产生全部最小项；
　　２．或阵列的输出（位线）是将与之相连字线上的信息相或以后作为输出的，因此在数据输出端可获得有关最小项相或的表达式。
　　结论：ROM有几个数据输出端，即可获得几个逻辑函数的输出。
　　方法：列出函数的真值表，直接画出存储矩阵的阵列图。
？
回顾与思考：译码器实现组合逻辑函数的方法及步骤？
用ROM实现逻辑函数一般按以下步骤进行：?
① 根据逻辑函数的输入、输出变量数目，确定ROM的容量，选择合适的ROM。?
② 写出逻辑函数的最小项表达式，画出ROM的阵列图。
③ 根据阵列图对ROM进行编程。
存储器与PROM阵列对应关系
输入地址信号为电路的输入逻辑变量。
地址译码器产生2n个字线为固定与阵列产生2n个乘积项。
存储矩阵为或阵列把乘积
项组合成m个逻辑函数输出。
用可编程只读存储器PROM实现逻辑函数
1、代码转换
例：用ROM实现4位二进制到格雷码的转换。
A B C D W X Y Z
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 1
0 0 1 0
0 1 1 0
0 1 1 1
0 1 0 1
0 1 0 0
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 1
1 1 1 0
1 0 1 0
1 0 1 1
1 0 0 1
1 0 0 0
① 列状态转换真值表：
② 由真值表写出最小项之和表达式。
W=∑m(8~15）
X=∑m(4~11）
Y=∑m(2~5、10~13）
Z=∑m(1~2、5~6、9~10、13~14）
③ 根据最小项画出与、或点阵图
☆ 先画地址译码器，四变量，八输入，十六个最小项，8X16阵列。
☆ 再画或阵列，只有四输出，每个输出按最小项加表示。共4X16阵列。
ROM的应用：
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
W=∑m(8~15）
X=∑m(4~11）
Z=∑m(1~2、5~6、9~10、13~14）
全部最小项
把需要的最小项相加
★ 与阵列存储容量：
16X8=128
★ 或阵列存储容量：
16X4=64
★ 总存储容量＝128＋64＝192
点阵图相当于将真值表存入PROM。
与阵列：不可编程，所有最小项都必须全部画出。
或阵列：可编程，根据要求选用。
PROM
选用PROM实现：
令：PROM地址码A3~A0=ABCD
则PROM Q3~Q0=WXYZ
Y=∑m(2~5、10~13）
2、用ROM实现组合逻辑函数
例：用ROM实现一位全加器
全加器真值表：
A B C i S CO
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
最小项之和表达式
S =∑m(1、2、4、7）
C0 =∑m(3、5、6、7）
画点阵图：
0
1
2
3
4
5
6
7
ROM的应用：
AB
00
01
11
10
0
1
AB
00
01
11
10
0
1
AB
00
01
11
10
0
1
解：写出最小项之和表达式
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
2
3
4
5
6
7
【解】
（1）写出各函数的标准与或表达式：
按A、B、C、D顺序排列变量，将Y1、Y2、Y4扩展成为四变量逻辑函数。
【例】试用ROM实现下列函数：

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