.RU

Машинная память - часть 5

В настоящее время существует два типа магнитной запоминающей среды на подвижных доменах: тонкие магнитные пленки с плоскими магнитными доменами (ПМД) и магнитные (или аморфные) пленки с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД).

Полупроводниковые устройства памяти

Элементы полупроводникоывх интегральных схем

В настоящее время разработаны различные виды машинной памяти. Одни конструктивно-технологически хорошо развиты, другие находятся на стадии снятия с производства. Появляются и новые типы машинной памяти, такие, как акустическая, магнитоэлектронная, электронно-оптическая, некоторые из них уже входят в стадию промышленной эксплуатации, например память на цилиндрических магнитных доменах.

Однако основным видом машинной памяти по совокупности признаков в настоящее время является полупроводниковая память на интегральных схемах (ИС).

Это объясняется рядом причин.

По универсальности применения и удобству подключения полупроводниковые ИС нельзя сравнить ни с какими другими ячейками памяти. Немаловажно и то, что полупроводниковая технология имеет в своем арсенале достаточно средств для перевода на интегральную основу любых известных схемотехнических решений и создания новых схем.

В конструктивном отношении полупроводниковые ИС представляют собой полупроводниковый кристалл, в объеме или на поверхности которого сосредоточены изолированные друг от друга элементы, соединенные согласно электрической схеме. Обычно каждому элементу схемы соответствует локальная область материала, свойства и характеристики которой обеспечивают выполнение определенных функций. Основу составляет транзисторная структура, которая является базовой для реализации всех входящих в схему активных и пассивных элементов.

Для построения полупроводниковых ЗУ используются ИС на биполярных транзисторах и на полевых транзисторах со структурой металл - диэлектрик - полупроводник (МДП-транзисторы).

В настоящее время четко обозначились два направления: в ИС на полевых транзисторах стремятся достичь максимальных степеней интеграции при умеренном быстродействии и малой потребляемой мощностью, тогда как на биполярных транзисторах строятся сверхскоростные ИС, которые можно было использовать как элементную базу сверхбыстродействующих ЭВМ.

Скорость переключения биполярного транзистора из одного состояния в другое , а значит и быстродействие ЗУ, определяется как параметрами самого прибора, так и схемой его включения. Практическая скорость срабатывания современных серийных элементов на биполярных транзисторах составляет 10-9 - 10-8 с. Минимальное время переключения определяется временем, в течение которого носители заряда проходят через базу транзистора бьлагодаря процессу диффузии.

В настоящее время наиболее распространенным материалом транзисторов является кремний. Подвижность электронов в кремнии ~ 0,1м2 /(В*с). Наиболее перспективный материал для изготовления биполярных транзисторов ближайшего будущего - арсенид галлия (GaAs) - обладает подвижностью электронов около 1 м2 /(В*с).

Полевые транзисторы имеют некоторое преимущество перед биполярными приборами. Они обладают высоким входным сопротивлением и могут работать при больших напряжениях на входе. Кроме того, управляемый ток в полевом транзисторе - это ток основных носителей заряда, который гораздо лучше реагирует на быстрые внешние сигналы.

Различные типы полевых транзисторов отличаются друг от друга принципом действия затвора. Существуют транзисторы, в которых роль затвора играют контакт металл-полупроводник, структура металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) и т.д.

Характерной особенностью МДП-транзисторов является чрезвычайно высокое сопротивление между электродами. Это позволяет использовать электроды транзистора в качестве емкостных накопительных элементов, потенциал которых сохраняется на определенном уровне в течение продолжительного времени после отключения внешнего источника. Практическая скорость срабатывания МДП-ячейки составляет 5*10-9 с.

Элемент памяти - триггер. Транзисторы и логические схемы на их основе сами по себе элементами памяти быть не могут, так как после прекращения действия входного импульса сразу возвращаются в исходное состояние.

Для элемента памяти нужно устройство, которое под действием входного сигнала могло бы переключаться из состояния 0 в состояние 1 и обратно и при этом после прекращения действия входного импульса запомнило бы свое состояние и могло находиться в нем неопределенно долго (до прихода следующего переключающего входного сигнала). Такие электронные схемы, имеющие два равнозначных варианта устойчивых значений, называют бистабильными ячейками или триггерами.

Так как входной сигнал кратковременный, а устойчивое состояние триггера сохраняется как угодно долго (при условии, что не происходит отключения питания схемы), то триггер тем самым выполняет логическую функцию запоминания.

Запоминающие элементы на ТТЛ-схемах (транзисторно-транзисторная логика на биполярных транзисторах) хорошо приспособлена к технологии больших интегральных схем (БИС). Их преимущество - высокая степень интеграции. ТТЛ-элементы могут быть совмещены с элементами, построенными на транзисторных переключателях тока.

Функциональные биполярные приборы в ИС памяти. Подавляющее большинство биполярных ИС памяти строится на приборах, функционально более сложных, чем традиционный транзистор.

Основу ИС памяти на ТТЛ-схемах составляют многоэмиттерные транзисторы. В первом приближении многоэмиттерный транзистор (МЭТ) можно рассматривать как совокупность отдельных транзисторов соединенных базами и коллекторами.

Очень часто транзистор сочетают с диодом Шотки. Диод Шотки в интегральном исполнении представляет собой контакт полупроводник (n-типа) - металл, на котором образуется так называемый барьер Шотки. Транзистор с барьером Шотки характеризуется большим коэффициентом усиления, малым инверсным коэффициентом передачи и значительным быстродействием.

Широкое распространение в логических и запоминающий устройствах получили интегральные схемы инжекционного типа. Их особенность - совместимость с технологией биполярных транзисторов, простота топологии и высокая плотность упаковки. На элементах инжекционной логики (И2 Л) можно создавать компактные бистабильные триггерные схемы, а для повышения быстродействия в качестве коллекторов - использовать диоды Шотки.

Элементы памяти на МДП-транзисторах. Запоминающие элементы на биполярных и МДП-транзисторах обладают тем существенным недостатком, что даже кратковременное отключение питания приводит к разрушению записанной информации. Это затрудняет построение надежных полупроводниковых устройств памяти с электрической перезаписью информации. Поэтому большое значение приобретают бистабильные МДП-структуры, позволяющие создавать запоминающие элементы с электрической перезаписью и не разрушаемой при отключении питания информацией.

Принцип действия бистабильных МДП-транзисторов заключается в создании в слое диэлектрика объемного заряда, изменяющего пороговое напряжение. Этот заряд в диэлектрике может достаточно долго храниться при отсутствии на электродах транзистора напряжения. Для локализации заряда в структуре может быть использована граница раздела двух диэлектриков или созданный в диэлектрике специальный плавающий затвор. Бистабильным элементом первого типа является транзистор со структурой металл-нитрид-оксид-полупроводник (МНОП). В основе работы МНОП-транзистора лежит накопление заряда на границе нитридного и оксидного слоев, что является результатом неодинаковых токов проводимости в том и другом слоях. Другой тип бистабильных МДП-транзисторов - это транзисторы с однослойным диэлектриком, внутри которого на небольшом расстоянии от поверхности расположен не имеющий внешнего вывода "плавающий" затвор. Информация хранится в виде заряда на изолированном затворе. Для стирания информации необходимо зарядить затвор - удалить инжекционный заряд.

Статические запоминающие элементы обычно строятся на основе триггеров. Они не требуют регенерации информации, могут неограниченно долго хранить ее при включенном питании и обладают высоким быстродействием. Их недостатки - достаточно большое постоянное потребление энергии и значительное количество приборов для построение ЗУ.

В схемах на МДП-транзисторах с каналами одного типа в режиме хранения информации практически полностью отсутствует потребление мощности (измеряется нановаттами). Существенное потребление мощности происходит только в режиме переключения.

Динамические запоминающие элементы. МДП-ячейки обычно используют в качестве основы для создания динамических систем памяти.

Информация хранится здесь в виде заряда на конденсаторе, включенном между электродом информационного МДП-транзистора и общей точкой схемы. В качестве такого запоминающего конденсатора используется емкость затвора информационного транзистора и включенные параллельно ей соответствующие паразитные емкости.

Поскольку всегда имеется некоторая утечка заряда конденсатора, необходимо периодическое восстановление специальными восстанавливающими импульсами. Отсюда и название - динамическая память.

Существует несколько вариантов построения динамической памяти. Они различаются между собой количеством транзисторов, числом и функциональным назначением информационных шин, последовательностью и характеристиками тактовых импульсов и, как следствие, быстродействием, потребляемой мощностью и площадью, занимаемой на кристалле.


metodicheskie-rekomendacii-i-plani-seminarskih-zanyatij-raskrivayut-soderzhanie-elektivnogo-kursa-chelovek-v-filosofii-i-kulture.html
metodicheskie-rekomendacii-irkutsk-1983.html
metodicheskie-rekomendacii-k-prepodavaniyu-fiziki-v-10-11-klassah-2004.html
metodicheskie-rekomendacii-k-seminarskim-zanyatiyam-po-napravleniyu-filosofskie-problemi-estestvoznaniya-i-matematiki.html
metodicheskie-rekomendacii-k-vipolneniyu-kursovih-rabot-po-grazhdanskomu-pravu.html
metodicheskie-rekomendacii-kazan-2002-pechataetsya-po-resheniyu-uchebno-metodicheskogo-soveta-instituta-ekonomiki-upravleniya-i-prava-stranica-5.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-geografii-v-10-h-klassah-sostoit-iz-sistemi-modulej-ih-chislo-opredelyaetsya-celyami-obucheniya-i-obemom-uchebnogo-materiala-modulnij-podhod-pozvolyaet-strukturirovat-modulnie-programmi-po-chislam-i-temam.html
  • letter.bystrickaya.ru/minuya-strazha-zhizni-v-sonnoe-carstvo-sni-i-grezi-evgeniya-cvetkova.html
  • learn.bystrickaya.ru/ezhegodnij-publichnij-otchet-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya-srednej-obsheobrazovatelnoj-shkoli-10-za-2008-2009-uchebnij-god-2008-2009-stranica-6.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tablica-uvazheniya-zakonodatelstvo.html
  • studies.bystrickaya.ru/fondova-brzha-v-ukran-problemi-ta-perspektivi-rozvitku-chast-2.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/udvoenie-nalogovogo-vicheta-aktiviziruet-rinok-zhilya-matvienko-gosduma-prinyala-vo-vtorom-chtenii-tehreglament-na-tabak-9.html
  • lecture.bystrickaya.ru/67-problema-rifmi-lotman-yu-m.html
  • thescience.bystrickaya.ru/ivan-sergeevich-turgenev-stranica-12.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/razovatelnaya-programma-srednej-obsheobrazovatelnoj-shkoli-10-imeni-dvazhdi-geroya-sovetskogo-soyuza-b-f-safonova-shkoli-na.html
  • pisat.bystrickaya.ru/t-guttari-uchebnoe-posobie-dlya-studentov-filologicheskogo-fakulteta-pedvuzov-rekomendovano.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/programma-obespecheniya-kachestva-proektno-konstruktorskih-rabot-po-sozdaniyu-oborudovaniya-izdelij-i-tehnologij-dlya-yadernih-ustanovok-radiacionnih-istochnikov-i-punktov-hraneniya.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/toplivno-energeticheskij-kompleks-informacionnij-obzor-periodiki-i-postupivshih-knig.html
  • abstract.bystrickaya.ru/1-socium-osobennaya-chast-mira-obshestvo-slozhnaya-dinamichno-razvivayushayasya-sistema-mi-zhivem-v-mire-lyudej-nashi-zhelaniya-i-plani-ne-mogut-bit-realizovani-b.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zhizn-sredi-gimalajskih-jogov-stranica-16.html
  • school.bystrickaya.ru/io-stoit-pered-zanavesom-l-v-tarasova-chabit-poriv-literaturnij-almanah-vip-iii-bishkek-krsu-2006-217-s.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/vnutrifrakcionnaya-rabota-tv-gosduma-rf-monitoring-smi-9-11.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/bundesregierung-fr-migration.html
  • essay.bystrickaya.ru/byulleten-novih-postuplenij-v-nb-kubgu-za-oktyabr-noyabr-2004-goda.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-13-kniga-mgnovenno-priobretaet-bolshuyu-populya.html
  • nauka.bystrickaya.ru/venok-iz-oduvanchikov-miri-chteniya.html
  • bystrickaya.ru/veksel-specifika-raboti-s-vekselyami-v-rossii-chast-10.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-disciplini-institucionalnaya-ekonomika.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/moskva-v-istorii-nauki-i-tehniki.html
  • thescience.bystrickaya.ru/gp-shedrovickij-organizaciya-rukovodstvo-upravlenielekciya-8-o-r-u-shedrovickij-g-p.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/professionalnoe-obrazovanie-udk378-koncepciya-izmereniya-slozhnosti-obrazovatelnoj-programmi-na-primere-programm.html
  • occupation.bystrickaya.ru/na-osnovanii-prikaza-upravleniya-obrazovaniya-o-zavershenii-20112012-uchebnogo-goda-i-provedenii-vipusknih-ekzamenov-v-uchrezhdeniyah-obshego-srednego-obrazovaniya-obl.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/kurs-lekcij-2004-g-batichko-v-t-ugolovnoe-pravo-obshaya-chast-kurs-lekcij.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-podgotovke-oformleniyu-i-zashite-kursovih-rabot-po-napravleniyu-podgotovki-030300-psihologiya-kvalifikaciya-stepen-bakalavr.html
  • thescience.bystrickaya.ru/instrukciya-polzovatelya.html
  • klass.bystrickaya.ru/a-v-chudinov-200-let-velikoj-francuzskoj-revolyucii.html
  • kolledzh.bystrickaya.ru/b2-men-osnovnaya-obrazovatelnaya-programma-visshego-professionalnogo-obrazovaniya-napravlenie-podgotovki.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-psihologiya-i-etika-delovih-otnoshenij-napravlenie-oop-stranica-3.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/turisticheskij-polet-bibliograficheskij-ukazatel-prednaznachen-kak-dlya-specialistov-tak-i-dlya-shirokogo-kruga-chitatelej.html
  • writing.bystrickaya.ru/marketing-i-ego-funkcionirovanie-v-apk-chast-5.html
  • universitet.bystrickaya.ru/titulnij-list-kontrolnoj-raboti-ekonomika-i-upravlenie-na-predpriyatii-restoranno-gostinichnogo-biznesa-080502.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.