Способ хранения информации на мдп-транзисторе и запоминающий элемент для осуществления этого способа

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскикСоциалистическихРвслублик р 1943846(22) Заявлено 16.09,77(21) 2518986/18-25с присоединением заявки Мо(Я 1)М Кп 3 С 11 С 11/40 Государственный комитет СССР ао делам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА МДПТРАНЗИСТОРЕ И ЗАПОМИНАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА 1 О 15 20 25 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения интегральных схем статических оперативных запомйнающих устройств с произвольной выборкой .на МДП-транзисторах.Известен способ хранения информации на МДП-транзисторах, реализованный в запоминающем элементе, содержащем два МДП-транзистора и управляемый напряжением конденсатор 11.Недостатком этого способа является низкая надежность работы, связанная с жесткими требованиями к длительности фронтов управляющих сигналов, подключающих нагрузку к информационному выводу запоминающего элемента, и сложность получения большого отношения емкости управляемого напряжением конденсатора при хранении в запоминающемэлементе единичного информационного заряда к его емкости при хранении нулевого информационного заряда.Известен способ хранения информации на МДП-транзисторе 2, состоящий в подаче напряжения на сток МДП- транзистора и импульса записи и тактового импульса, устанавливающих на затворе МДП-транзистора информацион-ный заряд, в сохранении этого зарядав промежутках между тактовыми импульсами на изолированном затворе МДПтранзистора, и в периодической подачепоследовательности возбуждающего итактового импульсов, обеспечивающейпри регенерации информации восстановление единичного информационногозаряда на затворе МДП-транзисторапутем накопления заряда на истокеМДП-транзистора за счет протеканиячерез него тока с шины питания приподаче возбуждающего импульса, отпирающего МДП-транзистор только при единичном информационном заряде на егозатворе, и последующей передачи накопленного заряда с истока на затворМДП-транзистора при подаче тактовогоимпульса Г 2. Недостатком этого способа является необходимость подачи при регенерации возбуждающего импульса и обеспечения во время этого импульса надежного запирания МДП-транзистора при нулевом информационном заряде, что затрудняется необходимостью хорошего отпирания МДП-тразистора этим импульсом при единичном информационном заряде.Это усложняет запоминающий элемент иснижает надежность его работы.Известен запоминающий элемент иаМДП-тразисторах, использующий указан.ный способ хранений информации, содержащий запоминающий транзистор,сток которого соединен с шиной. пита-ния, исток с информационным выводоми с истоком управляющего транзистора, сток которого соединен с затвором запоминающего тразистора и с 10управляющим электродом управляемогонапряжения конденсатора, другой электрод которого подключен к шиневозбуждающих импульсов, а затвор управляющего транзистора подключен к 15тактовой шине 2.,Для надежной работы данного запоминающего элемента емкость управляемого напряжением конденсатора прихранении нулевого информационного за ряда должна быть достаточно малой посравнению с емкостью затвора запоминающего транзистора, чтобы наводи"мое на нем при подаче возбуждающегоимпульса напряжение не превышалопорогового. С другой стороны, емкость управляемого конденсаторапри хранении единичного информационного заряда должна быть достаточно большой по сравнению с тойже емкостью затвора, чтобы получить на нем достаточно большое напряжение для эффективной регенерации.Кроме того, для получения заряда вистоке запоминающего транзистора,1требуемого для эффективной регенера"ции, необходимо обеспечить достаточно большую емкость истока, чтодостигается введением специальногоконденсатора или введением элементов,в интегральном исполнении выполняющих 40роль конденсатора, например, увеличением области диффузии истока.Необходимость в источнике возбуждающих импульсов и сложность выполнения укаэанных требований к емкости управляемого напряжением конденсатора при хранении нулевого иединичного информационного зарядов,а также к емкости истока, усложняютзапоминающий элемент и снижают егонадежность. 30 50 Целью изобретения является повышение надежности хранения информации в запоминающем элементе за счет упрощения процесса восстановления информационного заряда.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу хранения инФормации на МДП-транзисторе, при котором подают напряжение питания на 60 сток МДП-транзистора, устанавливают на затворе МДП-транзистора информационный заряд подачей импульса записи и тактового импульса, сохраняют информационный заряд на затворе 65 МДП-транзистора в интервалах междутактовыми импульсами и периодическивосстанавливают информационный заряд,единичный информационный заряд подачей тактового импульса передают систока МДП-транзистора на его затвори восстанавливают переданный единичный информационный заряд на истокеМДП-транзистора передачей напряженияпитания через открываемый выключением тактового импульса МДП-транзистор, а нулевой информационный зарядвосстанавливают выравнивая потен-циал затвора и истока МДП-транзисторааВ предлагаемом способе надежноезапирание МДП-транзистора при регенерации в случае хранения нулевого информационного заряда обеспечиваетсяза счет поддержания потенциала затвора МДП-транзистора равным потенциалу его истока и для восстановления единичного информационного заряда на истоке МДП-транзистора нетребуется подача возбуждающего импульса. Все это упрощает процессрегенерации информации в запоминающем элементе и повышает надежность,его работы,Такой способ хранения информацииможет быть осуществлен запоминающим элементом на МДП-транзисторах,содержащем запоминающий МДП-тразистор,сток которого соединен с шиной питания, исток - с информационным выводом и с истоком управляющего МДПтранзистора, сток которого соединенс затвором запоминающего МДП"транзистора, введением конденсатора,первый электрод которого подключенк истоку запоминающего транзистора,а второй электрод соединен с затворомуправляющего транзистора и с тактовой шиной.Кроме того, с целью упрощения управления запоминающим элементом, управляющий транзистор запоминающегоэлемента может быть выполнен совстроенным каналом.В предлагаемом запоминающем элементе конденсатор подключен не к затвору запоминающего МДП-транзистора,а к его истоку. Это, во-первых, устраняет опасность отпирания этого транзистора во время регенерации при нулевом информационном заряде на егозатворе и позволяет заменить управляемый конденсатор постоянным, и,во-вторых, устраняет необходимостьв специальном конденсаторе или элементах, выполняющих в интегральномисполнении его роль, в цепи истока.Все это позволяет упростить запоми"нающий элемент и повысить его надежностьУстойчивость работы запоминающего элемента обеспечивается выборомуровня лог.Оф, тактовых импульсови порогового напряжения управляющего транзистора, которые могут выбираться в широких пределах, что позволяет обеспечить надежную работузапоминающего элемента в ИС статистического ОЗУ большой информационнойемкости (16 кбит и более).На чертеже показана электрическаясхема запоминающего элемента.Элемент. содержит запоминающий МДПОтранзистор 1, управляющий МДП-транзистор 2, конденсатор 3, шину 4 питания, шину 5 тактовых импульсов,информационный вывод б.Запоминающий элемент работает сле дующим образом.В режиме записи на запоминающийэлемент подается сигнал записи наинформационный вывод б и тактовыйимпульс на шину 5, Записываемая 2 Оинформация через открытый транзистор 2 передается на затвор транзистора 1. Транзистор 1 при этом остается закрытым, так как его затвор соединен с истоком через открытый транзистор 2, Если в запоминающем элементе устанавливается единичный информационный заряд (запись флог.1)то после выключения тактового импульса транзистор 2 закрывается, ина запоминающей емкости, образованной емкостями затвора транзистора 1и стока транзистора 2, запоминается напряжение лог.1. Информационный вывод б после выключения тактового импульса отключают от внешней схемы ЗУ, и на этом цикл записизаканчивается. Так как после окончания цикла записи транзистор 1 тоже закрыт, происходит разряд истока транзистора 1 токами утечки, од Онако его потенциал не может опуститься ниже уровня, который на величинупорогового напряжения транзистора 1меньше запомненного на затворе этоготразистора напряжения флог.1, бла годаря оптиранию в этот момент транзистора 1, Если в запоминающем элементе устанавливается нулевой инфор"мационный заряд (запись флог,Оф),то транзистор 2 после окончания тактового импульса остается открытымблагодаря тому, что уровень О", тактовых импульсов выбирается вышемаксимального уровня лог.О, запоминаемого на затворе транзистора 1, 55не менее, чем на пороговое напряжение транзистора 2,В режиме считывания к информационному выводу б запоминающего элемента подключается нагрузка в виде шины, ббпредварительно установленной в состояние флог.Оф, Если в запоминающемэлементе хранится флог.1 ф, то вовремя считывания происходит зарядэтой шины от источника питания че рез открытый напряжением лог.1 фф транзистор 1. Если же в запоминающем элементе хранится флог.Офф, то шина, к которой при считывании подключается информационный вывод 6, остается под напряжением флог.О.Так как заряд, хранящийся на запоминающей евйсости в случае флог.1 ф, разряжается токами утечки,;в ОЗУ должен быть предусмотрен режим регенераций. Восстановление заряда на запоминающей емкости производится путем подзаряда этой емкос" ти во. время тактового импульса зарядом с конденсатора 3 через отйи-раемый этим импульсом транзистор 2. Во время заднего Фронта тактового импульса транзистор 2 закрывается, запоминающая емкость изолируется и хранит восстановленное напряжение лог.1, а заряд конденсатора 3 восполняется током, протекающим через транзистор 1.При хранении в запоминающем элементе флог.Оф транзистор 2 открыт и в запоминающую емкость включается также и емкость информационного вывода б, Увеличение величины запоминающей емкости позволяет. устойчиво сохранить информацию. Токи утечки при этом играют положительную роль, Хотя, при хранении ффлог.Оф, во время тактового импульса происходит заряд запоминающей емкости через конденсатор 3, однако, транзистор 1 при этом не оптирается, так как его затвор и исток соединены через открытый транзистор 2. Во время заднего фронта тактового импульса запоминающая емкость разряжается до исходного состоянияТаким образом, регенерация информации в ОЗУ, построенных на данных запоминающих элементах, производится одновременно во всей матрице при подаче тактового импульса на шину 5.Данный способ хранения информации на МДП-транзисторе, реализованный в предлагаемом запоминающем элементе позволяет создать интегральное оперативное запоминающее устройство статического тина с информационной емкостью 16 кбит и выше.формула изобретения1. Способ хранения информацйи на МДП-транзисторе, заключающийся в подаче напряжения питания иа.сток МДП-транзистора, установлении на затворе его информационного заряда подачей импульса записи и тактового импульса, сохранении информационно 1 го заряда на затворе МДП-транзистора в интервалах между тактовыми ймд пульсами и периодическом восстановТираж 622 Подписноерственного комитета СССРэобретений и открытийа, Ж, Раушская наб., д. 4/5 42/62 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москаз филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ленки информационного заряда, о т -. .личающийся тем, чтос целью повышения надежности хранения информации за счет упрощения процесса восстановления инФормационного заряда, единичный информационный, заряд передает с истока МДП-транзистора на его затвор подачей тактового импульса и восстанавливают переданный единичный информационный заряд на истоке МДПтранзистора передачей на" 1 О ряжения питания через открываемый выключением тактового импульса МДП- транзистор, а нулевов информационный заряд восстанавливают, выравнивая потенциалы затвора и истока МДП-транзистора.2. Запоминающий элемент для осуществления способа по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что он содержит запоминающий МДп-транзистор, сток которого соединен с шиной питания,исток " с информационным выводом и систоком управляющего МДПтранзистора, сток которого соединен с затворомзапоминающего МДП-тразистора, в запоминающий элемент введен конденсатор, первый электрод которого подключен к истоку запоминающего МДП-транзистора, а второй электрод соединенс затвором управляющего МДП-транзистооа и с тактовой шиной.3. Элемент по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что управляющийМДП-транзистор выполнен со встроенным каналом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3744037,кл, 340/173, опублик. 1973.2. Патент США Р 3878404,кл. 307/238, опублик, 1975 (прототип).