21-25 Flashcards
podstawowe parametry pamięci półprzewodnikowych (opis)
Pamięci półprzewodnikowe wykonane są w technologii układów scalonych na
bazie półprzewodnika, które przeznaczone są do przechowywania informacji w
postaci binarnej.
podstawowe parametry pamięci półprzewodnikowych (parametry)
Podstawowe parametry pamięci półprzewodnikowej to:
* organizacja pamięci i pojemność (określa liczbę dostępnych jednostek
pamięci),
* czas odczytu i zapisu (określa potrzebny czas do odczytu/zapisu bajta
informacji),
* szybkość transmisji danych
podstawowe parametry pamięci półprzewodnikowych( charakterystyka)
Pamięci półprzewodnikowe charakteryzują się krótkim czasem dostępu, znaczną
pojemnością i znikomym poborem mocy. Nie posiadają elementów
mechanicznych. Pamięci można podzielić na:
* pamięci do odczytu ROM,
* pamięci stałe,
* pamięci o swobodnym dostępie RAM, SRAM, DRAM.
Pamięci SRAM należą do najszybszych pamięci półprzewodnikowych
Tranzystory bipolarne (opis)
Tranzystory bipolarne składają się z dwóch przeciwnie położonych złącz mających wspólną warstwę p lub n.
Tranzystor bipolarny ma trzy elektrody: baza, emiter i kolektor.
Emiter i kolektor mają ten sam typ przewodnictwa p lub n.
Baza ma przeciwny typ przewodnictwa.
Mamy dwa rodzaje tranzystorów bipolarnych n-p-n i p-n-p
Tranzystory bipolarne (p n p)
W przypadku tranzystora p-n-p, zmiana napięcia UBE wpływa na natężenie przepływu dziur z emitera do bazy (prąd IE) i do kolektora (prąd IC).
Prąd kolektora IC rośnie wraz z napięciem baza-emiter β-razy szybciej niż prąd IB.
Współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora β wynosi zazwyczaj 100. Czyli prąd kolektora zależy od prądu bazy, natomiast słabo zależy od napięcia kolektor-emiter
Beta = ic/ib
Tranzystory bipolarne (n p n)
Działanie tranzystora n-p-n jest analogiczne tyle, że kierunki napięć i prądów są
przeciwne a nośnikami prądu kolektora są elektrony. Elektrony swobodne płyną
od emitera do bazy (z bazy do emitera płyną dziury). Mniejsza cześć elektronów
zajmuje dziury znajdujące się w bazie. Większa część płynie do kolektora.
Powstaje wtedy prąd emitera, który dzieli się na niewielki prąd bazy IB i dużo
większy prąd kolektora IC
Tranzystory polowe (opis)
Tranzystory polowe dzieli się na tranzystory polowe złączowe – JFET (Junction
FET) i tranzystory polowe z izolowaną bramką IGFET (Insulated Gate FET).
Podstawową częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z trzema elektrodami: źródło (source), dren(drain) i bramka (gate).
Warstwa środkowa ma określony typ przewodnictwa (n lub p).
Pozostałe dwie warstwy, które oddzielają warstwę środkową, to silnie domieszkowane warstwy półprzewodnika przeciwnego typu.
Między drenem a źródłem tworzy się kanał, którędy płynie prąd z drenu do źródła.
Wzdłuż kanału umieszczona jest elektroda zwana bramką. Sterowanie prądem odbywa się za
pomocą pola elektrycznego bramki. Wraz ze wzrostem napięcia polaryzującego
bramkę wzrasta zdolność przewodności elektrycznej tranzystora.
Tranzystor polowy pobiera prąd tylko w momencie przełączania stanu
Tranzystory polowe (MOSFET)
Tranzystor polowy z izolowaną bramką typu MOSFET – wykonany jest z
kryształu domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem i
drenem. Wzdłuż elektrod umieszczona jest warstwa izolatora, na której napylona
jest trzecia elektroda – bramka.
Tranzystory polowe (nasycenie MOSFET)
Obszary półprzewodnika typu n
+
zostały rozdzielone półprzewodnikiem typu p.
Tranzystor MOSFET może pracować w dwóch obszarach, nasycenia i
nienasycenia:
* obszar nasycenia występuje gdy napięcie bramki jest równe napięciu drenu.
Zanika wtedy kanał inwersyjny wskutek wzrostu jego rezystywności. W
obszarze nasycenia prąd ID jest stały dla różnych napięć dren-źródło UDS.
* w obszarze nienasycenia dla małych wartości UDS prąd drenu jest
proporcjonalny do napięcia drenu.
W obu przypadkach prąd drenu jest funkcją napięcia bramka-źródło
Pamięć Flash (opis)
Pamięć EEPROM to pamięć programowalna i kasowalna elektrycznie.
Jedna komórka tego typu pamięci to jeden tranzystor MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor).
Ładunki elektryczne wprowadzane sią do komórek pamięci poprzez przyłożenie, do bramki tranzystora, względnie wysokiego napięcia (20-
40 V).
Ładunek, interpretowany jako logiczne 0, przechowywany jest w izolowanej warstwie między bramką a podłożem.
Umieszczone tam elektrony
mogą pozostać przez wiele lat zapamiętując zaprogramowany stan. Zmiana polaryzacji napięcia bramki umożliwia skasowanie pamięci, co odpowiada logicznym 1.
Pamięci tego typu mają ograniczoną liczbę cyki kasowania i zapisu, powyżej której powstają nieodwracalne uszkodzenia.
Pamięć Flash (EEPROM)
Pamięć Flash EEPROM jest odmianą pamięci EEPROM. Pozwala na
zapisywanie/kasowanie wielu komórek pamięci podczas jednej operacji
programowania. Jest to pamięć trwała. Istnieje możliwość wielokrotnego
kasowania pamięci około 10000 – 100000 razy. Wyróżnia się dwie struktury
pamięci Flash:
* NOR – umożliwia bezpośredni dostęp do każdej komórki pamięci, ale ma
stosunkowo długie czasy zapisu/kasowania. Nie jest zalecany kiedy
wymagane są częste aktualizacje.
* NAND – ma krótszy czas zapisu/kasowania oraz większą gęstość
upakowania danych. Korzystniejszy stosunek kosztu do pojemności i
większa trwałość niż typ NOR. Wadą jest sekwencyjny dostęp do danych.
Pamięć Flash (zapis)
Zapis komórki pamięci Flash możliwy jest dopiero po jej skasowaniu. Do
zapisanej komórki nie można ponownie zapisać danych. Kasowanie odbywa się
poprzez usuwanie całych bloków komórek. Nie jest możliwe kasowanie stanu
pojedynczej komórki pamięci. Można odczytać i zapisać dowolną komórkę
pamięci. Gdy plik jest aktualizowany tworzona jest jego nowa kopia w innym
miejscu, a stary plik pozostaje i zajmuje miejsce. Do całkowitego usunięcia
dochodzi gdy w danym bloku pamięci nie ma fragmentu innego pliku. Operacja
kasowania jest znacznie dłuższa niż operacja zapisu/odczytu.
Co zdecydowało o dużej popularności pamięci Flash?
Główne zalety pamięci Flash:
* Brak ruchomych elementów. Jest trwała i odporna na wstrząsy i
temperaturę.
* Duża szybkość zapisu/odczytu danych,
* Niewielkie zużycie energii dzięki zastosowanym tranzystorom (zasilanie
tylko w momencie zmiany stanu),
* Niewielkie rozmiary, które sprawdzają się w przypadku pamięci
przenośnej,
* Bardzo dobra do magazynowana danych,
* Wielokrotność kasowania pamięci, 10000 – 100000 razy,
* Trwałość przechowywania informacji, nawet do 10 lat.
