Интегральная ячейка памяти для постоянного запоминающего устройства Советский патент 1977 года по МПК G11C11/42 

(54) ИНТЕГРАЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТГОЙСТВА

Изобретение относится к вычислительной технике, и, в частности, к постоянным запоминающим устройствам.

Известны ячейки для постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), включающие фотоприемник, в качестве которого используется двухэлектродный газоразрядный или электровакуумный прибор с чувствительным к свету холодным катодом

В двухстабилькых ячейках статического типа фотоприемник одновременно является активным прибором триггера. Из первого устойчивого состояния во второе ячейка переключается в результате воздействия на нее импульса света. Запись данных в матрицу ПЗУ осуществляется посредством освещения ее импульсом светачерез информационный фототрафарет. Ооттьшапие информации вьтолняется электрическими сигналами.

Наиболее простая ячейка состоит из газоразрядного прибора и резистора. Однако ячейка имеет больпюй расход мощности, низкое быстродействие, сложность опрапшвающих и считывающих схем.

Другая ячейка ПЗУ состоит иэ газоразрядпого npMfxijia, двух Mjlll ipaiisucTopoo и ко1щенсатора. Нелс)сгатками :)«й ямсйки являются сравнительно больиюе потребление мощности, многокомпонентность и относительно малая величина выходного сигнала.

Наиболее близким техническим решением к данному предложению является динамическая ячей ка ПЗУ, содержащая двухэлектродный газоразрядный прибор с чувствительным к свету холодным катодЬм, конденсатор и МДП-транзистор. Ячейка находится в единичном состоянии, когда газоразряддый прибор находится в темноте, н в нулевом состоянии, когда катод газоразрядного прибора освещается последовательностью световых импульсов. Недостатком ячейки является ее сложность, проявляющаяся при реализации фрагмента матрицы в виде микросхемы, включающей и катоды газоразрядных элементов.

Целью изобретения является упрощение интегральной ячейки памяти для ПЗУ оптопрограммируемого типа. Это достигается тем, что катод газоразрядного прибора соединен с шиной питания, анод- с затвором МДП-транзистора и первой обкладкой конденсатора, исток МДП-транзистора соединен с числовой шиной, а вторая обкладка конденсатора - с шиной нулевого гютешшала. На фиг. 1 представлена электрическая схема ячейки ПЗУ, а на фиг. 2,3 - ее временные диаграммы. Ячейка памяти включается в пересечении числовой 1 и разрядной 2 шин матрицы ПЗУ. Разрядная шина через нагрузочный резистор 3 нодключена к напряж- нию положительной полярности. Ячейка состоит из двух:лектродного газоразрядного прибора 4 с холодным чувствительным к свету катодол п канального МДП-транзистора с обеднением 5 и конденсатора 6. Катод газоразрядного прибора подключен к шине 7 напряжения питания, Лнод газоразрядного пр бора, затвор транзистора и оши обкладка конденсатора объединены. Сток транзистора подключен к разрядной тине, вто(1ая обкладка конденсатора и подложка - к urn не нулевого потенциала, а исток транзистора - к числовой чшне. Напряжение питания на ишне 7 не превыигает напряжение зажигания газоразрядного прибора. Ячейка памяти работает следующим образом. В состоянии двоичной едннинь; га1оразр11Д1П(й злемент зкраиируется от внешних источников света непрозрачной кодовой плошадкой информационного фототрафарета и элементами конструкции матрицы. В этом состоянии ток через газоразрядный прибор равен нулю. Напряжение на затворе МДП-транзистора благодаря сопротивлению утечки конденсатора 6 устанавливается равным нулю. Числовая шина 1 опрашивается отрицательным импульсом с логическими уровнями потенциалов и, и (фиг. 2,3/. В отсутствие импульса опроса напряжение на числовой шине, а, следовательно, на истоке NLIUI-транзистора, равно v Передаточная характеристика А (фиг. 2) транзистора формируется такой, чгобы пороговое напряжение Vp было несколько меньше минимальной величины V. При этом в отсутствие импульса опроса МДП-транзистор ячейки, находяшсйся в состоянии единицы, закрыт, но близок к открыванию. При опросе на числовую ишну 1 поступает отрицательный импульс (фиг. 3 и транзистор открьшается. Ток i протекает от истопшка напряжения (+5В) через резистор 3, МДП-транзистор 5 в тасловую шину 1. Импульс напряжения на разрядной шине 2 фиксируется усилителем считывания как сигнал считанной единицы. Когда ячейка находитс в состоянии двоичного нуля, через соответствуюшую прозрачную кодовую плошэдку информационного светотрафарега проходит свет внеш5(его импульсного источчика и освешает холод1П.1Й катод газоразрядного прибора. В результате фотоэффекта катод генерирует первичные электроны, которые,ускоряясь в электрическом поле на пути от катода к аноду, испытьшают ионизационные столкновения с атомами инертного газа, заполняюшего прибор. Происходит лавинное умножение злектронов и ионов, и через прибор течет ток. При определенной интенсивности импульса света образуется достаточно большое число первичных электронов и пропорциональное им число электроных лавин. Между анодом и катодом быстро накапивается объемный разряд положительных ионов вследствие того, что скорость их дрейфа на три орядк-а меньше скорости дрейфа электронов, и начальное распределение электрического поля сильно меняется. Начинаеч вьшолняться условие сушествования самостоятельного разряда. Ини1дшрованный импульсом света, ток газоразрядного прибора вначале возрастает, переходя из несамостоятельного в самостоятельный, а затем - из-за того, что напряжение на конденсаторе растет, а i:a электродах падает, ток уменьциется до нулевого значения. После прекращения тока через газоразрядный прибор напряжение на конденсаторе и затворе МДП-транзистора по абсолютной величине оказывается знащтельно большим, чем пороговое напряжение транзистора. Затем конденсатор разряжается через собственное сопротивление утечки. Но прежде чем напряжение на конденсаторе достигнет величины - Vp-V + v, при которой транзистор может открьгться во время опроса, поступает следующий световой импульс, который восстанавливает максимальпое напряжение на конденсаторе, запирающее транзистор. На фиг. 2 буквой В обозначена временная зависимость разности потенциалов между затвором и истоком для МДП-транзистора ячейки памяти, находяшейся в состоянии двоичного нуля. Эта зависимость относится к ячейке памяти с максимальным током утечки конденсатора, а импульс опроса показан в наиболее неблагоприятный момент по отношению к запирающему напряжению транзистора. Из фиг. 2 видно, что в нулевом состоянии Я1|ейки МИЛ-транзистор не открывается при опросе числовой шины, и вькодной импульс на разрядной шине отсутствует. Период следовяния импульсов света лежит в секундном диапазоне, а длительность импульса света измеряется десятками микросекунд. В состоянии хранения ячейка потребляет ток, равный среднему току утечки конденсатора. Это определяет высокую экономичность ячейки. При реализации фрагмента матрицы в виде микросхемы, например, обьом 8x8 64 ячейки, поспедняя может включать и аноды в виде металлизировашых пятен. На материал и структуру поверхности анодов в отличие от катодов никакие ограничения не }1акладьшаются. Это упрощает изготовление микросхемы. Анод одновреме шо может выполнять функцию обкладки конденсатора. Вторая обкладка конденсатора не требуется, ее заменяет подложка микросхемы. Таким образом, схема ячейки отвечает требованиям наиболее простой интегральней конструкции матрицы оптопрюграммируемого ПЗУ. Формула изобретения Интегральная ячейка памяти для постоянного запоминающею устройства, содержащая двух