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1、學(xué)號(hào): 本科學(xué)年論文 學(xué) 院 專 業(yè) 年 級(jí) 姓 名 論文題目 指導(dǎo)教師 職稱 成 績(jī) 年月日 目錄 摘要 1 Abstract 1 1 引言 1 2 只讀存儲(chǔ)器 1 3 只讀存儲(chǔ)器的分類 2 3.1 掩模只讀存儲(chǔ)器 2 3.2 可編程只讀存儲(chǔ)器( PROM ) 3 3.3 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器 (EPROM) 3 4 結(jié)束語(yǔ) 6 參考文獻(xiàn) 6 只讀存儲(chǔ)器及其分類 姓 名 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 職稱： 摘要：只讀存儲(chǔ)器是一類常用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，在數(shù)字電子技術(shù)中有廣泛的用途。 本

2、文從理論的角度出發(fā)，介紹了只讀存儲(chǔ)器的電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)以及其分類，重點(diǎn) 分類介紹了掩膜只讀存儲(chǔ)器、可編程只讀存儲(chǔ)器和可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器的工 作原理及其性能特點(diǎn)，總結(jié)了只讀存儲(chǔ)器的選用經(jīng)驗(yàn)原則。本文的分析與介紹對(duì)全 面掌握只讀存儲(chǔ)器的性能和合理利用只讀存儲(chǔ)器都有一定的參考作用。 關(guān)鍵詞：只讀存儲(chǔ)器；掩膜只讀存儲(chǔ)器；可編程只讀存儲(chǔ)器；可擦除的可編程 只讀存儲(chǔ)器 Read-Only Memory And Its Classifications Abstract：Read-Only Memory is a kind of semiconductor memory, and is widel

3、y used in the digital electronic technology. This article mainly introduces its circuit structure, advantages and classifications, especially introduces the principles and performance characteristics of the mask Read-Only Memory, Programmable Read-Only Memory and erasable Programmable Read-Only Memo

4、ry, and summarized the ways of using the Read-Only Memory. The analyses and the introductions of this article is very useful for grasping its performances and using it. Keywords ： Read-Only Memory; Mask Read-Only Memory; Programmable Read-Only Memory; Erasable Programmable Read-Only Memory 1 引言 存

5、儲(chǔ)器的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛， 凡是需要記錄數(shù)據(jù)或各種信息的場(chǎng)合都離不 開它。而只讀存儲(chǔ)器是裝機(jī)必不可少的。它的特點(diǎn)是只能讀出，而不像隨機(jī)存 儲(chǔ)器那樣能快速地、方便地加以改寫。 ROM 所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存儲(chǔ)數(shù) 據(jù)不會(huì)改變；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀出方便，因此常用于存儲(chǔ)各種固定程序和數(shù)據(jù)。 [1] 2 只讀存儲(chǔ)器 只讀存儲(chǔ)器顧名思義是只讀不寫的存儲(chǔ)器。它和隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 一樣被 做成單片結(jié)構(gòu)。在這個(gè)片子中包括存儲(chǔ)單元矩陣、譯碼電路、以及輸入輸出電 路。由于內(nèi)容是事先寫好的，在工業(yè)過程中只進(jìn)行讀操作，不進(jìn)行寫操作，所 以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模集成 [2] 。 只讀存儲(chǔ)器在正常工作狀態(tài)下只能從中讀取數(shù)

6、據(jù)， 不能快速地隨時(shí)修改或 重新寫入數(shù)據(jù)。 ROM 的最大特點(diǎn)是，信息能可靠地保存，不受電源切斷的控 制；在大容量化下，可以實(shí)現(xiàn)低價(jià)格；輸入輸出能夠用邏輯電平高速讀出處理 [2]。 3 只讀存儲(chǔ)器的分類 只讀存儲(chǔ)器可分為掩膜只讀存儲(chǔ)器、 可編程只讀存儲(chǔ)器和可擦除的可編程 只讀存儲(chǔ)器幾種不同類型。 它們各有不同的特點(diǎn)： 掩膜只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)在 制作時(shí)已經(jīng)確定， 無法更改；可編程只讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)可以由用戶根據(jù)自己的 需要寫入，但一經(jīng)寫入以后就不能再修改了； 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器里的 數(shù)據(jù)則不但可以由用戶根據(jù)自己的需要寫入， 而且還能擦除重寫，所以具有更 大的使用靈活性 [3] 。 3.

7、1 掩模只讀存儲(chǔ)器 在采用掩膜工藝制作 ROM 時(shí)，其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是由制作過程中使用的掩 膜板決定的。這種掩模板是按照用戶自己的要求而專門設(shè)計(jì)的。因此。掩模 ROM 在出廠時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就已經(jīng) “固化 ”在里邊了。 ROM 的電路結(jié)構(gòu)包含存儲(chǔ)矩陣、 地址譯碼器和輸出緩沖器三個(gè)組成部分， 如圖 1 所示。存儲(chǔ)矩陣由許多存儲(chǔ)單元排列而成 [4] 。存儲(chǔ)單元可以用二極管構(gòu) 成，也可以用雙極型三極管或 MOS 管構(gòu)成。每個(gè)單元能存放 1 位二值代碼（ 0 或 1 ）。每一個(gè)或一組存儲(chǔ)單元有一個(gè)對(duì)應(yīng)的地址代碼。 地址譯碼器的作用是將輸入的地址代碼譯成相應(yīng)的控制信號(hào)， 利用這個(gè)控 制信

8、號(hào)從存儲(chǔ)器矩陣中將指定的單元選出，并把其中的數(shù)據(jù)送到輸出緩沖器。 輸出緩沖器的作用有兩個(gè)， 一是能提高存儲(chǔ)器的帶負(fù)載能力，二是實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出 狀態(tài)的三態(tài)控制，以使與系統(tǒng)的總線連接 [5] 。掩模 ROM 的特點(diǎn)：出廠時(shí)已經(jīng) 固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)，簡(jiǎn)單，便宜，非易失性。 3.2 可編程只讀存儲(chǔ)器（ PROM ） PROM 屬于可編程邏輯器件 PLD 范疇,并且是最早研制成功的一種 PLD 器 件。雖然 PROM 的基本用途是在微型計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，但也可以用 作包括組合電路和時(shí)序電路在內(nèi)的邏輯電路。 可編程只讀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的 利用率不高，工作速度一般較慢， 不過比微型計(jì)算機(jī)或單

9、片機(jī)用程序?qū)崿F(xiàn)邏輯 功能要快的多 [6] 。 可編程程序只讀的內(nèi)部有行列式的镕絲，視需要利用電流將其燒斷，寫入 所需的資料，但僅能寫錄一次 [7]。圖2是熔絲型 PROM 存儲(chǔ)單元的原理圖，它 由一只三極管和串在發(fā)射極的快速熔斷絲組成。三極管的 be 結(jié)相當(dāng)于接在字 線與位線之間的二極管。 熔絲用很短的低熔點(diǎn)合金或多境硅導(dǎo)線制成。 在寫入 數(shù)據(jù)時(shí)只要設(shè)法將需要存入 0 的那些單元上的熔絲燒斷就行了。 所以是一次性 變編程，不能改寫 [8] 。 3.3 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器 （EPROM） EPROM 中的數(shù)據(jù)可以擦除重寫，在需要經(jīng)常修改 ROM 中內(nèi)容的場(chǎng)合是 一種比較理想的器

10、件。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和各種需要，不同特性的 EPROM 相繼產(chǎn)生。 3.3.1 用紫外線擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（ EPROM ） EPROM 與前面已經(jīng)提到的 PROM 在總體結(jié)構(gòu)上沒有多大區(qū)別， 只是采用 不同的存儲(chǔ)單元。 EPROM 采用疊柵注入 MOS 管制作的存儲(chǔ)但單元 [9]。如圖3。 S 圖3 SIMOS管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) EPROM的編程需要使用編程器完成，擦除時(shí)需要在擦除器中進(jìn)行，擦除 器中的紫外線燈產(chǎn)生一定強(qiáng)度的紫外線，經(jīng)過一定時(shí)間的照射后，即可將存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù)擦除。此擦除操作復(fù)雜，擦除速度很慢。 3.3.2電可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（E2PROM ）

11、4 所示。 雖然 E2PROM 改用電信號(hào)擦除，但由于擦除和寫入時(shí)需要加高電壓脈沖， 而且擦、寫的時(shí)間仍較長(zhǎng)，所以在系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)下， E2PROM 仍然只能 工作在它的讀出狀態(tài)，作 ROM 使用。 3.3.3 快閃存儲(chǔ)器( Flash Memory ) 閃存采用國(guó)際上最前沿的半導(dǎo)體工藝技術(shù)生產(chǎn)，在存儲(chǔ)密度、功耗、讀寫 速度、數(shù)據(jù)保留與更新能力、可靠性、成本諸多方面性能獨(dú)特，成為非易失性 存儲(chǔ)器產(chǎn)品中發(fā)展最快的一類，與動(dòng)態(tài)和靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 DRAM/SRAM 一起 構(gòu)成集成電路存儲(chǔ)器業(yè)的三大主流產(chǎn)品。 閃存結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：閃存集成度比可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器 EPROM 好，與 PRO

12、M 、 EPROM 、E2PROM 的最顯著區(qū)別在于它是按塊擦除，按位編程，能 以閃電般的速度一次擦除一個(gè)塊，因而被成為閃存。 另外，塊擦除還使單管單元的實(shí)現(xiàn)成為可能，即基本存儲(chǔ)單元是用單只 MOS 晶體管構(gòu)成的，從而使器件尺寸縮小，集成度提高。 快閃存儲(chǔ)器是在 EPROM 和 E2PROM 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的非易失性存儲(chǔ) 器，具有它們兩者各自的優(yōu)點(diǎn)：即既吸收了 EPROM 的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程可靠的 優(yōu)點(diǎn)，又保留了 E2PROM 用隧道效應(yīng)擦除的快捷性，而且集成度可以做的更 快閃存儲(chǔ)器采用了一種類似于 EPROM 的單管疊柵結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元， 制成 了新一代用電信號(hào)擦除的可編程 ROM 。

13、快閃存儲(chǔ)器日益廣泛地應(yīng)用于電子裝 置上，對(duì)其的要求也越來越高，所以其市場(chǎng)前景是非?？捎^的。不過與此同時(shí) 對(duì)其的各性能要求也越來越高，只有這樣才能適應(yīng)市場(chǎng)需求。 快閃存儲(chǔ)器的寫入方法是利用雪崩注入的方法使浮柵充電的， 擦除操作是 利用隧道效應(yīng)進(jìn)行的。圖 5 是快閃存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖 [10]。 圖5快閃存儲(chǔ)器中的疊柵MOS管 快閃存儲(chǔ)器的編程和擦除操作不需要使用編程器 寫入和擦除的控制電路 集成于存儲(chǔ)器芯片中，工作時(shí)只需要 5V 的低壓電源，使用極其方便。 由于疊柵 MOS 管浮置柵下面的氧化層極薄，經(jīng)過多次編程以后可能發(fā)生 損壞，所以目前快閃存儲(chǔ)器的編程次數(shù)是有限的。 4

14、結(jié)束語(yǔ) 本文介紹了只讀存儲(chǔ)器的概念及其原理， 重點(diǎn)介紹了其分類。按照出現(xiàn)順 序分別介紹了掩模只讀存儲(chǔ)器、 可編程只讀存儲(chǔ)器和可擦除的可編程只讀存儲(chǔ) 器的結(jié)構(gòu)、原理和性能。通過本文，可以更好的了解只讀存儲(chǔ)器，以便以后更 好的應(yīng)用。 參考文獻(xiàn)： [1] 高殿華，吳根聲.只讀存儲(chǔ)器(ROM)在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用[J] ?信息與控制，1982,(03)： 36-36 ． [2] 趙玉珂.半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器[J].電子計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)，2008 , (12): 41-42 ? [3] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006: 356-365 ? [4] 顏景才.可編程只

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