只读存储器ROM

容量=字位=16字位ROM结构图:

地址译码器是一个二进制全译码电路，即是一个不可编程的“与”阵列。存储体是一个“或”结构的阵列。

读出的信息内容如表所示：

从中可知：ROM没有记忆电路，且由固定的“与”阵列和固定的“或”阵列组成，所以是一种组合逻辑电路。如果“与”和“或”阵是可编程时，就是前面介绍的组合型可编程逻辑器件(PLD)了。为此，ROM也可用简化图表示了。表明PLD器件是由ROM逐步发展过来的。

二、只读存储器ROM的种类

根据不同的半导体制造工艺，或阵列的编程方式有多种。存储器ROM种类通常按其编程工艺划分：

1.掩膜型只读存储器：用掩膜工艺，生产厂在存储体中的字位线交叉处，根据用户要求的存储内容，制作半导体器件。一旦制成，其内容就固定，无法更改，只供读出。如家电中的洗衣机程序，电风扇程序都是固定的。

2.一次编程(改写)的只读存储器PROM：可以编程一次，编程后内容就固定了，再无法更改。在这种PROM中的存储体内，字位线的每个交叉点上都做上一个半导体器件。

3.可多次编程(改写)的只读存储器EPROM(紫外线擦除式可编程只读存储器UVEPROM：Ultraviolat Erasable Programmable ROM)：这种ROM在每个字位线的交叉点都做上一个特殊的MOS器件。一种是FAMOS(Floating gate Avalanche Injunction MOS)；另一种是SIMOS(Stacked gate Injunction MOS)。

它与普通MOS管不同的是有两个栅极，第一栅极与其它电极完全绝缘。要求能控制管子导电或截止的思路是：设法让栅极g1获取电子，并能控制电子释放。当g1带上电子后，管子的开启电压将升高；电子释放后，开启电压恢复正常。栅极g1获取电子的方法是：在漏源极间加上一定的编程电压VPP(该电压由制造时工艺决定)，同时在控制栅极g2加上控制脉冲，此时在栅极下面的两个N+区间感应出电子，其中一些能量大的电子就会穿越SiO2层而达到栅极g1，g1积累了一定的电子后，它的开启电压将升高。g1俘获电子后，该电子可以长期保留。如果要使开启电压降为正常时，只要用紫外线或X射线照射该SIMOS管，让g1上的电子释放，管子的开启电压就恢复正常。该半导体存储器在出厂时，栅极g1都不带电子，所以，字选线Wi高电平后，SIMOS导电，位线上信息为“0”，经三态门反相后，读出为“1”信息。可见，未编程前，其信息为全“1”。若要将某单元信息改写成“0”时，通常是用硬件编程器产生编程电压和编程高压脉冲，使栅极g1带上电子，开启电压升高，字选线Wi高电平后，SIMOS管截止，读出信息为“0”。如果要对一片已写好的EPROM进行改写时，应将前面写入的内容擦除。使EPROM信息重新恢复为全“1”后，进行第二次写入操作。

EPROM存储单元：

可见EPROM：可多次编程，编程次数达100百次以上；每次编程前，需先用UV擦除，时间约20分钟；编程后需防空气中UV，数据可保存20年以上。

4.EEPROM(电擦除式可编程只读存储器EEPROM)

EEPROM的擦除只需电信号(高压编程 电压和高压脉冲)，且擦除速度快；可以单字节擦除或改写，而EPROM只能整片擦除；有些EEPROM可5V编程；EEPROM既具有ROM器件的非易失性优点，又具备类似RAM器件的可读写功能(只不过写入速度相对较慢)。

隧道MOS管结构和符号：

制作在EEPROM上的器件是隧道MOS管，隧道MOS的导电机理与SIMOS相似，只是在栅漏区之间有一个厚度极薄的隧道区。当漏极接地，栅极加上编程脉冲电压。由于隧道区极薄，所以只要不高的电压，在该区将产生一个极强的电场，沟道中感应的电子在电场的作用下穿越SiO2层而达到栅极g1,这样隧道MOS管的开启电压升高。要使g1电子释放(即擦除信息)，只要将栅极接地，漏极加上编程电压，产生与原电场方向相反的电场，从而使g1上的电子释放。由于器件中的第一栅极容易获得电子，该电子也容易释放，所以，这种ROM的编程比较方便。现在用的很普遍。

EEPROM存储单元：

5.快闪存储器(FLASH Memory)：每个存储单元只需单个MOS管，因此其结构比EEPROM更加简单，存储容量可以做得更大，不能象EEPROM那样实现单字节擦除或改写，一般只能分页擦除或改写，根据器件容量大小，一页大小为128、256、512、64K字节不等。快闪存储器中的叠栅MOS管的浮置栅极g1和衬底间的SiO2层更加薄，另外在源极区采用双级扩散工艺。快闪存储器的编程和擦除机理都与EEPROM相似，即利用了“电子隧道效应”。当g2接地，在源极加上编程脉冲，即会在浮栅与源极间产生隧道效应，使浮栅电子释放。

三、ROM的应用举例

用ROM产生各种逻辑函数：依据是ROM由“与”阵列和可编程的“或”阵列组成，“与”阵列产生“与”项，然后由可编程的“或”阵列产生各种“与或”表达式。

例：试用EPROM2716将四位二进制码转换成格雷码。EPROM2716有11条地址线，可以访问211=2048个存储单元，一个存储单元存放着8位的二进制信息，所以，其存储容量为2048×8字位(2K字节)容量。VPP是编程电压，、是片选、读/写或编程控制，见表。

解：思路是把四位二进制码作为EPROM2716的低四位地址输入，而把四位格雷码作为对应地址中的内容写入到EPROM 中去即可。见表所示。

B0，B1，B2，B3四位二进制码输入，G0，G1，G2，G3读出四位格雷码。