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EPROM

鎖定
EPROM由以色列工程師Dov Frohman發明,是一種斷電後仍能保留數據的計算機儲存芯片——即非易失性的(非揮發性)。它是一組浮柵晶體管,被一個提供比電子電路中常用電壓更高電壓的電子器件分別編程。一旦編程完成後,EPROM只能用強紫外線照射來擦除。通過封裝頂部能看見硅片的透明窗口,很容易識別EPROM,這個窗口同時用來進行紫外線擦除。可以將EPROM的玻璃窗對準陽光直射一段時間就可以擦除。
中文名
可擦除可編程只讀存儲器
外文名
Erasable Programmable Read-Only Memory
簡    稱
EPROM
類    別
計算機儲存器
發明者
Dov Frohman

EPROM簡介

EPROM是一種具有可擦除功能,擦除後即可進行再編程的ROM內存,寫入前必須先把裏面的內容用紫外線照射它的IC卡上的透明視窗的方式來清除掉。這一類芯片比較容易識別,其封裝中包含有“石英玻璃窗”,一個編程後的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不乾膠紙蓋住, 以防止遭到陽光直射。
EPROM EPROM
EPROM芯片可重複擦除和寫入,解決了PROM芯片只能寫入一次的弊端。EPROM芯片有一個很明顯的特徵,在其正面的陶瓷封裝上,開有一個玻璃窗口,透過該窗口,可以看到其內部的集成電路,紫外線透過該孔照射內部芯片就可以擦除其內的數據,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM內資料的寫入要用專用的編程器,並且往芯片中寫內容時必須要加一定的編程電壓(VPP=12~24V,隨不同的芯片型號而定)。EPROM的型號是以27開頭的,如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在寫入資料後,還要以不透光的貼紙或膠布把窗口封住,以免受到周圍的紫外線照射而使資料受損。 EPROM芯片在空白狀態時(用紫外光線擦除後),內部的每一個存儲單元的數據都為1(高電平)注:0為低電平 [1] 

EPROM特點

EPROM的編程需要使用編程器完成。編程器是用於產生EPROM編程所需要的高壓脈衝信號的裝置。編程時將EPROM的數據送到隨機存儲器中,然後啓動編程程序,編程器便將數據逐行地寫入EPROM中。
一片編程後的EPROM,可以保持其數據大約10~20年,並能無限次讀取。擦除窗口必須保持覆蓋,以防偶然被陽光擦除。老式電腦的BIOS芯片,一般都是EPROM,擦除窗口往往被印有BIOS發行商名稱、版本和版權聲明的標籤所覆蓋。EPROM已經被EEPROM取代(電擦除只讀寄存器)。
一些在快閃記憶體出現前生產的微控制器,使用EPROM來儲存程序的版本,以利於程式開發;如使用一次性可編程器件,在調試時將造成嚴重浪費 [2] 

EPROM工作原理

雙層柵結構(圖一) 雙層柵結構(圖一)
EPROM是可編程器件,主流產品是採用雙層柵(二層poly)結構,主要結構如圖一所示。
浮柵中沒有電子注入時,在控制柵加電壓時,浮柵中的電子跑到上層,下層出現空穴.
由於感應,便會吸引電子,並開啓溝道.
如果浮柵中有電子的注入時,即加大的管子的閾值電壓,
溝道處於關閉狀態.這樣就達成了開關功能。
EPROM的寫入過程(圖二) EPROM的寫入過程(圖二)
如圖二所示,這是EPROM的寫入過程,在漏極加高壓,電子從源極流向漏極溝道充分開啓.在高壓的作用下,電子的拉力加強,能量使電子的温度極度上升,變為熱電子(hot electrON).這種電子幾乎不受原子的振動作用引起的散射,在受控制柵的施加的高壓時,熱電子使能躍過SiO2的勢壘,注入到浮柵中.
在沒有別的外力的情況下,電子會很好的保持着.在需要消去電子時,利用紫外線進行照射,給電子足夠的能量,逃逸出浮柵。
EEPROM的寫入過程,是利用了隧道效應,即能量小於能量勢壘的電子能夠穿越勢壘到達另一邊.
量子力學認為物理尺寸與電子自由程相當時,電子將呈現波動性,這裏就是表明物體要足夠的小.
就pn結來看,當p和n的雜質濃度達到一定水平時,並且空間電荷極少時,電子就會因隧道效應嚮導帶遷移.
電子的能量處於某個級別允許級別的範圍稱為"帶",較低的能帶稱為價帶,較高的能帶稱為導帶.
電子到達較高的導帶時就可以在原子間自由的運動,這種運動就是電流。
EEPROM寫入過程,根據隧道效應,包圍浮柵的SiO2,必須極薄以降低勢壘。
源漏極接地,處於導通狀態.在控制柵上施加高於閾值電壓的高壓,以減少電場作用,吸引電子穿越。

EPROMEEROM和EPROM的區別

EPROM就是Erasable Programmable Read Only Memory,中文含意為“可擦除可編程只讀存儲器”。它是一種可重寫的存儲器芯片,並且其內容在掉電的時候也不會丟失。換句話説,它是非易失性的。它通過EPROM編程器進行編程,EPROM編程器能夠提供比正常工作電壓更高的電壓對EPROM編程。一旦經過編程,EPROM只有在強紫外線的照射下才能夠進行擦除。為了進行擦除,EPROM的陶瓷封裝上具有一個小的石英窗口,這個石英窗口一般情況下使用不透明的粘帶覆蓋,當擦除時將這個粘帶揭掉,然後放置在強紫外線下大約20分鐘。主要IC有27XX系列和27CXX系列。  
EEPROM就是electrically erasable, programmable, read-only,是一種電可擦除可編程只讀存儲器,並且其內容在掉電的時候也不會丟失。在平常情況下,EEPROM與EPROM一樣是隻讀的,需要寫入時,在指定的引腳加上一個高電壓即可寫入或擦除,而且其擦除的速度極快!通常EEPROM芯片又分為串行EEPROM和並行EEPROM兩種,串行EEPROM在讀寫時數據的輸入/輸出是通過2線、3線、4線或SPI總線等接口方式進行的,而並行EEPROM的數據輸入/輸出則是通過並行總線進行的。 主要IC有28XX系列 [3] 
參考資料
  • 1.    郗澤瀟. 半浮柵晶體管將引發芯片革命[J]. 電子產品可靠性與環境試驗, 2014(6):20-20.
  • 2.    中國科技網. 我國研發出世界首個半浮柵晶體管[J]. 中國材料進展, 2013(8):14-14.
  • 3.    黃辛. 中國科學家研製出首個半浮柵晶體管[J]. 真空電子技術, 2013(4):46-46.