半导体存储器.doc

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1、半导体存储器————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第7章半导体存储器内容提要半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，本章主要介绍了（1）顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）的工作原理。（2）各种存储器的存储单元。（3）半导体存储器的主要技术指标和存储容量扩展方法。（4）半导体存储器芯片的应用。教学基本要求掌握：（1）SAM、RAM和ROM的功能和使用方法。（2）存储器的技术指标。（3）用ROM实现组合逻辑

2、电路。理解SAM、RAM和ROM的工作原理。了解：（1）动态CMOS反相器。（2）动态CMOS移存单元。（3）MOS静态及动态存储单元。重点与难点本章重点：（1）SAM、RAM和ROM的功能。（2）半导体存储器使用方法（存储用量的扩展）。（3）用ROM实现组合逻辑电路。本章难点：动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元及MOS静态、动态存储单元的工作原理。7.1半导体存储器及分类半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，是现代数字系统的重要组成部分。半导体存储器分类如下：按制造工艺分，有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有工作速度快、功耗大

3、、价格较高的特点。MOS型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点。按存取方式分，有顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）三类。（1）顺序存取存储器（简称SAM）：对信息的存入（写）或取出（读）是按顺序进行的，即具有“先入先出”或“先入后出”的特点。（2）随机存取存储器（简称RAM）：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。根据所采用的存储单元工作原理的不同，又将随机存储器分为静态存储器SRAM和动态存储器DRAM。DRAM存储单元结构非常简单，它所能达到的集成度远高于SRAM。（3）只读存储器

4、（简称ROM）：信息被事先固化到存储器内，可以长期保留，断电也不丢失。它在正常运行时，只能读出信息，而不能写入。只读存储器有固定ROM和可编程ROM两类。可编程ROM又有一次可编程ROM（简称PROM）、光可擦可编程ROM（简称EPROM）、电可擦可编程ROM（简称EEPROM或E2PROM）、快闪存储器（FlashMemory）等几种类型。7.2顺序存取存储器（SAM）SAM主要由动态移存器构成，它在不断刷新的前提下，可以存储大量数据，但在存取数据时，必须按先进先出或先进后出的原则顺序进行。7.3随机存取存储器（RAM）在RAM工作时可以随时

5、从任何一个指定地址读出数据，也可以随时将数据写入任何一个指定的存储单元中去。它的优点是读、写方便，使用灵活。缺点是一旦断电以后所存的数据将随之丢失，即存在数据易失性的问题。RAM由地址译码器、存储矩阵和读写控制电路三部分组成。它能对任意一个地址单元进行读写操作。RAM有SRAM和DRAM两类：（1）SRAM的存储单元为R–S触发器，如六管CMOS静态存储单元，因此不需要刷新；（2）DRAM由动态存储单元（三管、单管动态存储单元）构成存储矩阵。它是利用栅电容C或集成电容CS来暂存信号的，因此需要不断刷新。DRAM存储单元结构非常简单，它所能达到的

6、集成度远高于SRAM。7.4只读存储器（ROM）只读存储器属于非易失存储器，断电后存储的数据不丢失。1.固定（掩模）ROM芯片在生产厂制造时就把用户需要存储的内容用电路结构固定下来，使用时无法再改变，只能读出，不能写入。存储单元可以用二极管构成，也可以用双极性三极管或MOS管构成。2.一次性可编程ROM（PROM）PROM的总体结构与固定（掩模）ROM相同，所不同的是在芯片出厂时已经在存储矩阵的所有交叉点上全部制作了存储单元，存储单元全为1（或0），用户可用编程器将所需要的内容一次性写入，但一经写入就不能再修改。3.光可擦可编程ROM（EPRO

7、M）这种ROM具有较大的使用灵活性，它存储的内容不仅可以由用户写入，而且还能擦去重写，但擦除时需用紫外线对芯片照射；写入时需外加较高的电压，其过程较复杂、费时，所以在正常工作时仍然是只读不写。4.电可擦可编程ROM（EEPROM）EEPROM只需在高压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，而不需要借助紫外线照射，所以比EPROM更灵活方便，而且它还有字擦除（只擦一些或一个字）功能。由于它可以在线改写，可以逐字改写，使其应用范围逐渐扩大，如在IC卡中应用。5.快闪存储器（FlashMemory）快闪存储器是新一代用电信号擦除的可编程ROM。它既具有EP

8、ROM结构简单、编程可靠的优点，又具有EEPROM擦除快捷、集成度高的特点。由于其集成度高、容量大、成本低和使用方便，应用日益广泛，如用于数码相机、M