.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
  • report.bystrickaya.ru/isklyuchitelnosti-specializacii-i-uslugah-konkretnih-kurortno-turistskih-obrazovanij.html
  • paragraf.bystrickaya.ru/xxiii-eshafot-shevale-de-mezon-ruzh-dyuma.html
  • crib.bystrickaya.ru/istoriya-obrazovaniya-i-pedagogicheskoj-misli.html
  • teacher.bystrickaya.ru/fondovij-portfel-opredelenie-formirovanie-upravlenie-modeli-optimalnih-portfelej.html
  • books.bystrickaya.ru/bolee-chem-na-30-procentov-podorozhaet-zhile-v-chelyabinskoj-oblasti-v-etom-godu.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/servisnie-tehnologii-vzaimodejstviya-kontragentov-v-sisteme-ipotechnogo-obsluzhivaniya-potrebitelej-finansovih-uslug.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rabota-psihologo-mediko-pedagogicheskoj-komissii-polozhenie-semej-imeyushih-detej-invalidov-v-rossii-v-rossijskoj.html
  • institute.bystrickaya.ru/fizo-pokrovskij-tom-2.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/proekt-postanovlenie-uchenogo-soveta-fgou-vpo-sibirskij-federalnij-universitet.html
  • nauka.bystrickaya.ru/volnovaya-teoriya-stroeniya-elementarnih-chastic-adres-v-internete.html
  • bukva.bystrickaya.ru/sovremennie-teorii-proishozhdeniya-zhizni.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-11-proekt-osnovnie-ponyatiya-i-opredeleniya-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-upravlenie-proektami-specialnost.html
  • institut.bystrickaya.ru/tematicheskoe-dominirovanie-enciklopediya-metodov-propagandi-kak-nas-obrabativayut-smi-politiki-i-reklama.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tema-13-makroekonomicheskoe-ravnovesie-sovokupnij-spros-i-sovokupnoe-predlozhenie.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-33-osobuyu-blagodarnost-virazhayu-bajronu-prajsu-i-richardu-kurtisu-za-to-chto-imenno-oni-v-pervuyu-ochered.html
  • desk.bystrickaya.ru/pometki-i-znaki-gore-i-skorb-44-luchshe-v-kompanii-ili-luchshe-kogda-odin-47.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/prezident-povernulsya-licom-k-prirode-gosduma-rf-monitoring-smi-4-iyunya-2008-g.html
  • knigi.bystrickaya.ru/soobsheniya-otpravlennie-napryamuyu-na-elektronnij-adres-rassilki-blokiruyutsya-segodnya-28-yanvarya-2009-g-v-etom-vipuske.html
  • abstract.bystrickaya.ru/2261-iii32-protokol-publichnih-slushanij-2-ot-26-avgusta-2009-goda-po-proektu-aktualizirovannij-generalnij.html
  • predmet.bystrickaya.ru/shizoanaliz-stranica-16.html
  • student.bystrickaya.ru/10ispolzovanie-vozobnovlyaemih-istochnikov-energii-i-mestnih-vidov-topliva.html
  • composition.bystrickaya.ru/pnn-ou-dstemelk-keshen-adam-ekologiyasi.html
  • abstract.bystrickaya.ru/-8-eshyo-mnogoe-predstoit-ustanovit-yurij-dojkov-pamyatnaya-knizhka-krasnij-terror-v-sovetskoj-arktike.html
  • notebook.bystrickaya.ru/ivan-innokentevich-serebrennikov-zhiznennij-put-i-evolyuciya-vzglyadov-sibirskogo-intelligenta-1882-1920-gg.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-istoriya-mirovogo-iskusstva-dlya-studentov-obuchayushihsya-po-specialnosti-350400-svyazi-s-obshestvennostyu.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/referat-metodicheskie-ukazaniya-ivanovo-2007-udk-65-011-56075-8.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-dvenadcataya-a-link-font-family-arial-cyrarial-tahoma-verdana-text-decoration-none-.html
  • teacher.bystrickaya.ru/filosofiya-sokrata-i-platona-est-virazhennoe-v-ponyatiyah-naukoobraznoe-mirovozzrenie-baziruyusheesya-na-obobshenii-sovokupnih.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/metodicheskie-ukazaniya-po-vipolneniyu-kontrolnih-rabot-uchebno-metodicheskij-kompleks-obsuzhden-na-zasedanii-kafedri.html
  • books.bystrickaya.ru/chuzhoj-gorod-pochemu-desyatki-tisyach-invalidov-boyatsya-vihodit-u-bolshinstva-zhenshin-deti-zhelannie-nachalas-podgotovka.html
  • textbook.bystrickaya.ru/goszakaz-neopredelennoe-ponyatie-nedostizhimij-rezultat.html
  • urok.bystrickaya.ru/programma-kursa-politicheskaya-regionalistika-moskva-200-8-razrabotchik-programmi-d-p-n-professor-busigina-i-m-razdel-organizacionno-metodologicheskij.html
  • reading.bystrickaya.ru/metodicheskaya-razrabotka-k-prakticheskim-zanyatiyam-dlya-aspirantov-ugmu-vseh-specialnostej-po-discipline-istoriya-i-filosofiya-nauki-medicinskie-nauki.html
  • institut.bystrickaya.ru/strahovoj-rinok-rf-chast-8.html
  • grade.bystrickaya.ru/nekotorie-voprosi-praktiki-vekselnogo-obrasheniya-stranica-2.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.