Запоминающий элемент Советский патент 1980 года по МПК G11C11/40 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в монолитных интегральных запоминающих устройствах различного назначения. Известны запоминающие элементы ста тического типа на диодах с X -образно характеристикой (лямбда диод). Диод с -образной характеристикой представляет собой двухполюсный полупроводниковый прибор с отрицательным со противлением, принцип действия котор го основан на эффекте поля Llj. Известен запоминающий элемент содержащий диод с -образной характеристикой, нагрузочный и управляющий элементы, в качестве которых обычно используются полевые транзисторы Основной недостаток запоминающего элемента - значительное потребление мощности в статическом состоянии, а также большое количество шин (две ши ны питания, адресная и разрядная шины) . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является запоминающий элемент статического типа содержащий .диод с К -образной характеристикой, нагрузочный и допол.нительный управляющий МДП-транзисторы. Сток управляющего транзистора, со- . единен с анодом диода с -образной характеристикой, исток и затвор подключены, соответственно, к разрядной и адресной шинам. В режиме хранения информации на затворе управлнквдего транзистора поддерживается нулевой потенциал При записи информации на адресную шину подается импульс положительной полярности, а на разрядной 1 (при записи кода 1) или О (при записи кода О). Считывание информации осуществляется подачей импульса положительной полярности в адресную шину. Такой запоминающий элемент имеет среднее быстродействие порядка 1 МКС и используется для реализации матриц памяти интегрального запоминающего устройства .зЗ . К недостаткам известного следует отнести то, что он потребляет значительную Мощность в статическом со- . стоянии, имеет большое количество шин (две шины питания,-а. также адресную и разрядную), что усложняет управление им, поскольку для нормальной работы необходимо подавать сигналы,, совпадающие во вЕ еменн в адресной и , разрядной шинах от двух формирующих устройств. Цель изобретения - снижение потребляемой мощности элементов в статическом состоянии и его упрощение. Поставленная цель достигается тем что в запоминающем элементе, содержа щем диод с -образной характеристикой,анод которого соединен со стоком МДП-транзистора, исток МДП-транзистора подсоединен к разрядной шине и к первой шине питания, затвор, МДПтранзистора соединен с адресной шиной, и вторую шину питания, затвор МДП-транзистора соединен с катодом диода с -образной характеристикой и второй шиной питания, разрядная и адресная шины соответственно соединены с шинами питания. На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого запоминающего элемента; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Запоминающий элемент содержит диод 1 с Л -образной характеристикой 1 МДП транзистор 2, разрядную шину, со единенную с первой шиной 3- питания, адресную шину, соединенную со второй шиной 4 питания. МДП-транзистор выбран таким образом-, что его порогово напряжение больше, чем напряжения от сечки диода с Л-образной характеристикой. Запоминающий элемент работает сле дующим образом. В режиме хранения информации на шине 3 поддерживается положительный потенциал (. 2а) , величина которого больше напряжения отсечки дио да 1, но меньше порогового напряжени МДП-транзистора 2. Если- в запоминающем элементе хранится код О, то этому соответствует низкий потенциал на аноде диода 1, при этом МДП-транзистор 2 закрыт, а диод 1 открыт. То в выходной цепи запоминающего элемен та равен остаточному току закрытого МДП-транзистора 2. Коду 1 соответствует высокий потенциал на аноде ди ода 1, при этом диод 1 закрыт. Ток в цепи равен току утечки закрытого диода 1. Таким образом, в статически состояниях О и 1 ток в выходной цепи запоминающего элемента практически не протекает, и потребляемая мощность составляет малую величину. При записи кода 1 в шину 3 подаетс положительный импульс, величина кото рого превышает пороговое напряжение МДр-транзистора 2. Тогда напрязкение на аноде диода 1 увеличивается, и пр достижении напряжения отсечки он закрывается. При снятии импульса запоминающий элемент сохраняет это состо яние. Для записи кода О в шине 3 потенциал уменьшается от Uj, О, при этом диод 1 открывается и на его аноде устанавливается низкий потенциал. Считывание информации осуществляется подачей импульса положительной полярности в шину 3, амплитуда iicoTOporo выбирается из условия не азрушающего считывания а,.., при ВТОМ в выходной цепи запоминающего элемента потечет большой информационный ток, если хранится код О, и малый, если хранится код 1 (фиг. 2б). Таким образом, использование в запоминающем элементе в качестве нагрузки МДП-транзистора, затвор которого соединен с шиной питания и катодом диода 1, позволяет существенно уменьшить потребляемую мощность в статическом состоянии, уменьшить общее количество шин до минимального значения (две шины, включая шины источника), чем достигается упрощение управления и, тем самым, получить положительный технико-экономический эффект. Лабораторные испытания показали устойчивую работу модели запоминающего элемента в широком интервале изменения входных сигналов. При этом в устойчивых состояниях О и 1 через элемент протекают только токи утечки МДП-транзистора и диода с V-образной характеристикой, и потребляемая мощность практически составляет единицы пиковатт, что на 2 порядка меньше, чем у известного. Уменьшение количества элементов и информационных шин до минимального значения (до двух элементов: диод и МДП-транзистор, до двух ши-н, включая и шины питания) позволяет при использовании таких запоминающих элементов для построения больших интегральных матриц памяти уменьшить площадь кристалла в 2-3 раза, снизить паразитные емкости, увеличить быстродейств-ие и надежность в работе. Формула изобретения Запоминающий элемент/ содержащий диод с Ov-образной характеристикой, анод которого соединен со стоком МДП-транзистораt исток МДП-транзистора подсоединен к разрядной шине и к первой шине питания, затвор МДП-транзистора соединен с адресной шиной, и вторую шину питания, о т л и ч.а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности элементом в статическом состоянии и его упрощения, в нем затвор МДП-транзистора соединен с катодом диода с образной характеристикой и. второй шиной питания, разрядная и адресная шины соответственно соединены с шина-ми питания. Источники информации, принятые во внимание при -экспертизе 1. Радиоэлектроника, том 17, 5 1974, с. 38-44.; 2.Заявка Франции W 2290759, . G 11 С 11/40, 09.07.76. 3.IEEE Transtions on .Electron Devices vot EO-2i June, 1977, p. 751-756.