Pamięć EPROM

 Autor mgr. inz Andrzej KriegerMEMORY MENU Strona główna Pamięci... Półprzewodnikowe ... budowa wewnętrzna Półprzewodnikowe stałe Kart graficznych Inne rodzaje pamięci Em@il Andrzej Krieger 



Pamięć EPROM

EPROM ( ang. erasable PROM ),
oznacza pamięć stałą, którą użytkownik może nie tylko zaprogramować,
lecz także może skasować jej zawartość światłem ultrafioletowym.
Elementami pamiętającymi są wyłącznie tranzystory MOS z dodatkową
izolowaną bramką (floating gate). Przy programowaniu ładuje się bramkę
(tak jak w przypadku niektórych pamięci PROM) i wskutek tego przesuwa
napięcie progowe tranzystora MOS. W przypadku pamięci EPROM istnieje
dodatkowa możliwość skasowania jej zawartości przez naświetlanie
promieniowaniem ultrafioletowym w ciągu ok. 20 min. Aby to umożliwić, w
obudowie nad strukturą znajduje się okienko wykonane ze szkła
kwarcowego.
Ze względu na dość skomplikowaną konstrukcję obudowy, pamięci EPROM są
droższe od wykonanych tą samą technologią pamięci PROM bez okna. Z tego
względu przy projektowaniu urządzeń stosowanie pamięci EPROM jest
uzasadnione, ale przy produkcji seryjnej należy przejść na elementy
PROM.
Pamięci EPROM programuje się słowami, a więc przy typowej organizacji
8-bitowej bajtami. W starszych typach pamięci (np. 2716, 2k8 bitów)
programowanie było stosunkowo proste. Należało tylko doprowadzić
napięcie programujące Upp= 25V, żądany adres i wzór bitów, a potem
podać polecenie programowania o czasie trwania 50 ms. Na tym programie
można było zakończyć, lub też powtórzyć operację pod innym adresem i z
nowym wzorem bitów. Programowanie całej pamięci EPROM o pojemności 2
kilobajtów trwało więc ok. 2 minut. Programowanie pamięci 128 kB
musiałoby więc zająć prawie 2 godziny. Ponieważ tej niedogodności nie
można uniknąć, dla większych pamięci EPROM należało zmodyfikować
technologię produkcji i algorytmu programowania. U podstaw wszystkich
szybkich algorytmów programowania leży spostrzeżenie, że większość
bajtów pamięci EPROM daje się zaprogramować w czasie znacznie krótszym
niż 50 ms. Ponieważ jednak istnieją także "wolne" bajty, czasu
programowania nie daje się generalnie skrócić. Stosuje się przy tym
raczej zmienny czas trwania impulsów programujących.
Stosowany obecnie "szybki" lub "inteligentny" algorytm programowania
przedstawiono na rys.1.1. Najpierw podaje się napięcie programujące
Upp=12,5V i podwyższa napięcia zasilania do Ucc= 6V. Wyższe napięcie
zasilania z jednej strony przyśpiesza proces programowania, bo
tranzystory mają wówczas mniejszą rezystancję, a z drugiej strony
stwarza możliwość weryfikacji układu w warunkach "najgorszego
przypadku" (worst case). Potem podaje się adres A=0 i odpowiednie dane.
Teraz następuje procedura programowania danego bajtu. W tym celu zeruje
się pomocniczy licznik (n=0) i podaje polecenie programowania o czasie
trwania 1 ms. Po zwiększeniu stanu licznika odczytuje się zawartość
pamięci, aby sprawdzić czy programowanie zakończyło się sukcesem.
Jeżeli nie, podaje się następne rozkazy programowania, aż do 24. Jeżeli
nawet wtedy dany bajt nie zostanie zaprogramowany, program uznaje, że
element pamięci jest uszkodzony.


Rys.1.1. Szybki algorytm programowania pamięci EPROM.

Normalnie trzeba tylko kilka
impulsów programujących. Nie jest wtedy jednak pewne, czy do izolowanej
bramki został wprowadzony wystarczająco duży ładunek, który utrzyma się
przez następne 10 lat. Aby to zapewnić, operację ładowania wykonuje się
jeszcze trzykrotnie. Do tego celu służy operacja "doprogramowania" o
czasie trwania 3n1ms.
W ten sposób został zaprogramowany pierwszy bajt i procedurę można
powtórzyć pod następnym adresem, z nowymi danymi. Na końcu
programowania następuje przełączenie do trybu czytania i jeszcze jedna
weryfikacja całej zawartości pamięci. Dzięki zastosowaniu szybkiego
algorytmu programowania czas programowania pamięci EPROM o pojemności
1Mb skraca się z ok. 2 godzin do poniżej 1 minuty.