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固态电子器件作业
EEPROM
、
Flash
、
R
ROM
原理分析及比较
专业：电子科学与技术
学号：
05121114
姓名：孙晶
EEPROM
原理：
PRO
M
是可编程器件
,
主流产品是采用双层
栅
(
二层
poly)
< br>结构
,
其中有
EPROM
和
EEPROM
等
,
工作原理大体相同
,
主要结构如图所示
：
图
1
浮栅中没有电子注入时
,
在控制栅加电压时
,
浮栅中的电子跑到上层
,
下层出现空穴。
由于感应
,
便会吸引电子
,
并开启沟道。
如果浮栅中有电子的注入时
,
即加大的管子的阈值电压
,
沟道处于关闭状态。这样就达成了开
关功能。
图
2 <
/p>
如图
2
所示
,<
/p>
这是
EPROM
的写入过程
,
在漏极加高压
,
电子从源
极流向漏极沟道充分开启。
在
高压的作用下
,
电子的拉力加强
,
能量使电子的
温度极度上升
,
变为热电子
(hot
electron)
。这种
电子几乎不
受原子的振动作用引起的散射
,
在受控制栅的施加的高压时
,
热电子使能跃过
SiO2
的势垒
,
注入到浮栅中。
在没
有别的外力的情况下
,
电子会很好的保持着。
< br>在需要消去电
子时
,
利用紫外线
进行照射
,
给电子足够的能量
,
逃逸出浮栅。
图
3
EEP
ROM
的写入过程
,
是利用了隧道效应
,
即能量小于能量势垒的电子能够穿越势垒到
< br>达另一边。
量子力学认为物理尺寸与电子自由
程相当时
,
电子将呈现波动性
,
这里就是表明物体要足
够的小。
就
pn
结来看
,<
/p>
当
p
和
n
的杂质浓度达到一定水平时
,
并且空间电荷极
少时
,
电子就会因隧
道效应向导带迁移
。
电子的能量处于某个级别允许级别的范围称为“带”
,
较低的能带称为价带
,
较高的能带
称为导带。
电子到
达较高的导带时就可以在原子间自由的运动
,
这种运动就是电流
。
EEPROM
写入过程
,
如图
3
所示
,
根据隧道效应
,
包围浮栅
的
SiO2,
必须极薄以降低势垒。
源漏极接地
,
处于导通状态。
在控制栅上施加高于阈值电压的高压
,
以减少电
场作用
,
吸引电子
穿越。
图
4 <
/p>
要达到消去电子的要求
,EEPROM
也
是通过隧道效应达成的。如图
4
所示
,
在漏极加高压
,
控
制栅为
0V,
翻转拉力方向
,
将电子从浮栅中拉出。这个动作
,
如果控制
不好
,
会出现过消去的结
果。
Flash
原理：
现在的半导体存储设备普遍采用了一种叫做“
FLASH ME
MORY
”的技术。从字面上可
理解为闪速存储器，它的擦写速
度快是相对于
EPROM
而言的。
FL
ASH
MEMORY
是一种
非易失型
存储器，
因为掉电后，
芯片内的数据不会丢失，
所以很适合用来作电脑的外部存储
设备。它采用电擦写方式、可
10
万次重复擦写、擦写速度快、耗电量小。
型
FLASH
芯片<
/p>
我们知道三极管具备导通和不导通两种状态，
这两种状态可以用来表
示数据
0
和数据
1
，
因此利用三极管作为存储单元的三极管阵列就可作为存储设备。
< br>FLASH
技术是采用特殊的
浮栅场效应管作为存储单元
。
这种场效应管的结构与普通场管有很大区别。
它具有两个栅极
，
一个如普通场管栅极一样，用导线引出，称为“选择栅”；另一个则处于二氧化硅的包
围之
中不与任何部分相连，这个不与任何部分相连的栅极称为“浮栅”。通常情况下，浮
栅不带
电荷，则场效应管处于不导通状态，场效应管的漏极电平为高，则表示数据
1
。编程时，场
效应管的漏极和选择栅都加上
较高的编程电压，
源极则接地。
这样大量电子从源极流向漏极，
形成相当大的电流，
产生大量热电子，
并从衬底的二氧化硅层俘获电子，
由于电子的密度大，
有的电子
就到达了衬底与浮栅之间的二氧化硅层，
这时由于选择栅加有高电压，
< br>在电场作用
下，
这些电子又通过二氧化硅层到达浮栅，<
/p>
并在浮栅上形成电子团。
浮栅上的电子团即使在
< br>掉电的情况下，仍然会存留在浮栅上，所以信息能够长期保存（通常来说，这个时间可达
< br>10
年）。由于浮栅为负，所以选择栅为正，在存储器电路中，源极接地，所以相
当于场效
应管导通，漏极电平为低，即数据
0
< br>被写入。擦除时，源极加上较高的编程电压，选择栅接
地，漏极开路。
根据隧道效应和量子力学的原理，
浮栅上的电子将穿过势垒到达源极，
浮栅
上没有电子后，就意味着信息被擦除了。
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