Элементы памяти динамического типа

Принцип действия элементов памяти динамического типа основан на хранении информации в виде накопленных на паразитных емкостях диодов или транзис­торов электрических зарядов. Обычно для этой цели используются МДП-транзисторы. На рис. 8.47, а представлена схема однотранзисторного ЭП. В этой схе­ме электрический заряд хранится в запоминающем конденсаторе С₃ , включенном между истоком и подложкой МДП-транзистора. В режиме записи на шину X по­дается положительный импульс напряжения, в результате в транзисторе индуци­руется канал, и конденсатор С₃ оказывается подключенным к разрядной шине Y. Если на разрядной шине имеется высокий потенциал U¹, то конденсатор С₃ , заря­жается до напряжения U¹. Если же потенциал разрядной шины равен U⁰ = 0, то заряда конденсатора не происходит. В режиме хранения информации U_x = 0, и конденсатор С₃ оказывается отключенным от шины Y. В режиме считывания U_x > О, и конденсатор С₃ подключается к шине Y, которая в свою очередь подключается к усилителю считывания. При записи на конденсаторе накапливается электри­ческий заряд . При считывании на разрядной шине устанавливается на­пряжение , где С_Y— паразитная емкость разрядной шины. Для повышения размаха считываемого сигнала 5 необходимо уве­личивать отношение C₃ /C_Y.

В режиме хранения информации конденсатор С₃ постепенно разряжается вслед­ствие существования токов утечки. Поэтому необходимо периодическое восста­новление заряда конденсатора. С этой целью через каждые несколько миллисе­кунд происходит считывание информации с элемента памяти, преобразование ее в напряжение U¹ или U⁰ и последующая запись этого напряжения в элемент памя­ти. На рис. 8.47, б представлена простейшая структура однотранзисторного ЭП, в которой область 1 является истоком, область 2 — стоком, а поликремниевый слой 3 представляет собой затвор транзистора, являющийся одновременно шиной стро­ки X, проходящей перпендикулярно к рисунку. Сток 2 соединен с алюминиевой шиной, напыленной на поверхность слоя SiO₂. Поликремниевый слой 4, прохо­дящий параллельно слою 3, образует конденсаторную шину Y, соединенную с подложкой. Емкость запоминающего конденсатора С, складывается из емкости между истоком 1 и конденсаторной шиной 4 и емкости p-n-перехода между исто­ком 1 и подложкой. Паразитная емкость С_Y является суммой емкостей р-п-перехода между стоком 2 и подложкой и между шиной Y и подложкой. Отношение C₃ /C_Y пропорционально площади запоминающего конденсатора. При площади всего элемента около 30 литографических квадратов C₃ /C_Y = 5-10.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается основная особенность цифровых интегральных схем?

2. Что такое быстродействие электронного ключа и от чего оно зависит?

3. Какими параметрами оценивается быстродействие цифровых интегральных схем?

4. От чего зависит помехоустойчивость логических элементов?

5. Какими способами достигается повышение помехоустойчивости?

6. В чем состоят преимущества логических элементов на КМДП-структурах?

7. Как работает схема транзисторно-транзисторной логики?

8. Как работает схема эмиттерно-связанной логики?

9. Как работает схема инжекционной логики?

10. Как выполняются логические операции на МДП-транзисторах?

11. Нарисуйте схему и объясните работу триггера.

12. Какие разновидности триггеров вам известны?

13. Как реализуются запоминающие устройства?

14. Чем отличаются элементы памяти динамического типа от элементов памяти статического типа?