EPROM工作原理2

PROM是可编程器件,主流产品是采用双层栅(二层poly)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：

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。

如图2所示,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。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。

EEPROM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,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。

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。