مبدأ تخزين ذاكرة الفلاش

لشرح مبدأ تخزين ذاكرة الفلاش ، لا يزال يتعين علينا البدء بـ EPROM و EEPROM.

تعني EPROM أنه يمكن مسح محتوياتها بوسائل خاصة ثم إعادة كتابتها. غالبًا ما تستخدم دائرة الوحدة الأساسية (خلية التخزين) دائرة MOS لحقن الانهيار الجليدي العائم ، والمختصرة باسم FAMOS. إنه مشابه لدائرة MOS ، حيث يتم زراعة منطقتين عاليتي التركيز من النوع P على الركيزة من النوع N ، ويتم سحب المصدر S والصرف D على التوالي من خلال ملامسات أوم. توجد بوابة بولي سيليكون تطفو في الطبقة العازلة SiO2 بين قطب المصدر وإلكترود التصريف ، ولا يوجد اتصال كهربائي مباشر مع المحيط. يشير هذا النوع من الدوائر إلى ما إذا كانت البوابة العائمة مشحونة لتخزين 1 أو 0. بعد شحن البوابة العائمة (مثل الشحنة السالبة) ، يتم إحداث قناة موصلة موجبة بين المصدر والصرف الموجود تحتها ، بحيث يتم تشغيل أنبوب MOS ، مما يعني أنه تم تخزين 0. إذا لم يتم شحن البوابة العائمة ، فلن يتم تشكيل قناة موصلة ، ولا يتم تشغيل أنبوب MOS ، أي يتم تخزين 1.

يظهر مبدأ العمل لدائرة وحدة التخزين الأساسية EEPROM في الشكل أدناه. على غرار EPROM ، فإنه يولد بوابة عائمة أعلى البوابة العائمة لدائرة الوحدة الأساسية EPROM. الأولى تسمى البوابة العائمة من المستوى الأول ، والأخيرة تسمى البوابة العائمة من المستوى الثاني. يمكن سحب قطب كهربائي إلى البوابة العائمة من المستوى الثاني ، بحيث يتم توصيل البوابة العائمة من المستوى الثاني بجهد معين VG. إذا كان VG عبارة عن جهد موجب ، يتم إنشاء تأثير نفق بين البوابة العائمة الأولى والصرف ، بحيث يتم حقن الإلكترونات في البوابة العائمة الأولى ، أي البرمجة والكتابة. إذا كان VG عبارة عن جهد سلبي ، فإن إلكترونات المرحلة الأولى من البوابة العائمة تضطر إلى التبديد ، أي المحو. يمكن إعادة كتابته بعد المسح.

تتكون دائرة الوحدة الأساسية لذاكرة الفلاش ، المشابهة لـ EEPROM ، أيضًا من ترانزستورات MOS ذات البوابة العائمة مزدوجة الطبقة. لكن البوابة الأولى عازلة للكهرباء رقيقة وتعمل كأكسيد نفق. طريقة الكتابة هي نفس طريقة EEPROM. يتم تطبيق جهد موجب على البوابة العائمة من المستوى الثاني لجعل الإلكترونات تدخل البوابة العائمة من المستوى الأول. طريقة القراءة هي نفس طريقة EPROM. تتمثل طريقة المسح في تطبيق جهد موجب على المصدر واستخدام تأثير النفق بين البوابة العائمة من المستوى الأول والمصدر لجذب الشحنة السالبة المحقونة إلى البوابة العائمة إلى المصدر. نظرًا لأن المصدر يتم محوه بجهد موجب ، فإن مصادر كل وحدة متصلة ببعضها البعض ، بحيث لا يمكن محو ذاكرة الفلاش بالبايت ، ولكن يتم مسحها بالكامل أو في كتل. في وقت لاحق ، مع تحسين تقنية أشباه الموصلات ، أدركت ذاكرة الفلاش أيضًا تصميم الترانزستور الفردي (1T) ، بإضافة بوابة عائمة وبوابة اختيار إلى الترانزستور الأصلي ،

يتم تشكيل سقيفة عائمة لتخزين الإلكترونات على أشباه الموصلات حيث يمر التيار بشكل أحادي بين المصدر والصرف. البوابة العائمة ملفوفة بغشاء من أكسيد السيليكون. وفوقها توجد بوابة الاختيار / التحكم التي تتحكم في تيار التوصيل بين المصدر والصرف. البيانات {{0} أو 1 اعتمادًا على ما إذا كانت هناك إلكترونات في البوابة العائمة تشكلت على ركيزة السيليكون. 0 مع الإلكترونات ، 1 بدون إلكترونات.

يتم تهيئة ذاكرة الفلاش ، كما يوحي اسمها ، بمسح البيانات قبل الكتابة. على وجه التحديد ، يتم استخراج الإلكترونات من جميع البوابات العائمة. سيتم إرجاع بعض البيانات إلى "1" قريبًا.

عند الكتابة ، اكتب فقط عندما تكون البيانات {{0}} ، ولا تفعل شيئًا عندما تكون البيانات 1. عندما يتم كتابة 0 ، يتم تطبيق جهد عالي على قطب البوابة وتصريفه ، مما يؤدي إلى زيادة طاقة أجريت الإلكترونات بين المصدر والصرف. هذا يسمح للإلكترونات باختراق عازل فيلم الأكسيد وإلى البوابة العائمة.

عند قراءة البيانات ، يتم تطبيق جهد معين على قطب البوابة ، ويكون التيار 1 عندما يكون التيار كبيرًا ، و 0 عندما يكون التيار صغيرًا. في حالة لا تحتوي فيها البوابة العائمة على إلكترونات (البيانات هي 1) ، يتم تطبيق جهد على الصرف عندما يتم تطبيق جهد على إلكترود البوابة ، ويتولد تيار بسبب حركة عدد كبير من الإلكترونات بين المصدر والصرف. في الحالة التي تحتوي فيها البوابة العائمة على إلكترونات (البيانات 0) ، سيتم تقليل الإلكترونات التي يتم إجراؤها في القناة. نظرًا لأن الجهد المطبق على إلكترود البوابة يمتص بواسطة إلكترونات البوابة العائمة ، فمن الصعب التأثير على القناة.