Накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11995125 Союз СоветскияСоциалистическихРеспублик- ф 1 М Кп 3 С 11 С 13/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070283(54) НАКОПИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАОЩЕГО УСТРОЙСТВА Изобретение -тносится к вычислительной технике и может быть использовано в оперативных оптоэлектронныхзапоминающих устройствах.ИзЪестен накопитель для оптоэлектронного запоминающего устройства,содержащий Формирователь импульсов,подключенный к емкостному оптическиуправляемому носителю информации,к выходу которого подключен усилитель считывания 1.Недостатком этого накопителя является неудовлетворительная надежность,.обусловленная малой амплитудой считываемого сигнала,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсянакопитель для оптоэлектронного запоминающего устройства, .содержащийформирователь импульсов, подключенный к емкостному оптически управляемому носителю информации, выход которого подключен через элемент нагрузки к усилителю. считывания. В известном устройстве емкостной оцти-.чески управляемый носитель информации выполнен в виде структуры, содержащей полупроводниковую подложку, на одной стороне которой последовательно расположены слой диэлектрика с захватом заряда, вйполненный в виде двухслойной скстеьыокисел-нитрид, .и прозрачный электрод. На другой стороне полулроводниковой подложки размещен слой проводника 12),недостатком известного устройстваявляется также неудовлетворительная10 надежность, обусловленная низкимуровнем считываемого сигнала. Этосвязано с тем, что увеличение информационной емкости накопителя достигается за счет увеличения герметической плошади носителя информации,что приводит к увеличению его электрической емкости,При считывании информации к емкости адресуемой светом ячейки памяти параллельно подключена емкостьнеосвещенной части носителя информации, образуя емкостной делитель навходе усилителя считывания, В резуль-тате величина считываемого сигналаобратно пропорциональна электричес-кой емкости (геометрической площади) носителя информации.Цель изобретения - повышение надежности накопителя информации дляоптоэлектронного запоминающего устройства, 995125Поставленная цель достигаетсятем, что в накопитель информациидля оптоэлектронного запоминающегоустройства, содержащий блок формирователей импульсов, первый выход которого соединен с входом емкостногооптически управляемого носителя информации, и усилитель считывания,вход которого соединен с выходомэлемента нагрузки, введены ключии согласующий элемент, причем входключа подключен к второму выходу блока формирователей импульсов, а вы ход - к выходу емкостного ойтическиУправляемого носителя информациии входу согласующего элемента, выход которого подключен к входу элемента нагрузки.Емкостный оптически управляемыйноситель информации состоит из полупроводниковой подложки,. на одну поверхность которой последовательнонанесены двойной диэлектрическийслой с захватом заряда, прозрачныйФотопроводниковый слой и прозрачныйвходной электрод, а на другую - выходной электрод.На фиг.1 показана блок-схема накопителя информации для оптиэлектронного запоминающего устройствана Фиг.2 - принципиальная схема накопителя; на фиг.3 - емкостныйоптически управляемый носитель инФормации, вид в сечении.Накопитель информации содержитблок 1 формирователей импульсов,емкостной оптически управляемый носитель 2 информации, усилитель 3считывания, элемент 4 нагрузки, ключ5 и входной каскад б, Носитель 2информации содержит полупроводниковую подложку 7, выполненную, например, из кремния и-типа проводимости, на которую нанесен двойной диэлектрический слой с захватом заряда (слои 8 и 9 диэлектриков), причем диэлектрик 8 - это слой окислаОкремния толщиной 18-25 А, а диэлектрик 9 - слой нитрида кремния толщиной 500-800 А, прозрачный Фотопроводниковый слой 10 толщиной 2,53,5 мкм, на котором размещен прозрачный входной электрод 11 и выходной электрод 12.Усилитель 3 может быть выполненпо двухкаскадной схеме с использованием операционных усилителей,Элемент 4 нагрузки может быть выполнен в виде резистора. Ключ 5.может быть выполнен на транзисторе,Входной каскад б выполнен на по"левом транзисторе, затвор которогосоединен с электродом 12 носителя2, а сток и исток соединены, соответственно, с элементом нагрузки ишиной нулевого потенциала.Накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства работает следующим образом. В режиме записи информации иэблока 1 на прозрачный электрод 11носителя 2 поступает отрицательныйимпульс с амплитудой около 40 В.Это напряжение в носителе 2 почтиполностью падает на слое 10. Еслиодновременно с импульсом напряжения воздействовать на отдельнуюячейку памяти носителя импульсомсвета, то сопротивление участкаслоя 10 в освещенной ячейке уменьшится на несколько порядков (около,106 Ом см) и приложенное напряжениеперераспределится в носителе 2 наслой -диэлектрика 8-9 и возникающуюпри этом в подложке 7 область прост ранственного заряда (ОПЗ), Создаваемые светом электрон-дырочные парыраспределяются в ОПЗ, в результатечего на границе раздела подложки 7.и слоя 8 Формируется инверсный слой 20 дырок, экранирующий объем полупроводника от прикладываемого внешнегополя, Происходит уменьшение толщиныОПЗ и увеличение напряжения на слоедиэлектрика. Когда падение напряже ния на двойном слое 8-9 превыситнекоторую пороговую величину, точасть дырок из инверсного слоя туннелирует через слой 8 в валентнуюзону слоя 9, где в результате ихзахвата ловушками накапливается положительный заряд, В неосвещеннойчасти носителя информации темновоесопротивление слоя 10. велико (около10 Ом см) почти все приложенноенапряжение падает на слое 10 и накопления заряда в диэлектрике непроисходит,В режиме стирания информации изблока 1 на носитель 2 поступает положительный импульс амплитудой око ло 40 В и одновременно на выбраннуюячейку памяти воздействует импульсомсвета, Сопротивление слоя 10 в ячейке под действие света уменьшаетсяи приложенное напряжение перераспределяется между слоями 7 и 8-9. Приэтом поверхность подложки 7 в освещенной ячейке памяти обогащена основными носителями, которые в результате туннелиравания через слой 8 О в зону проводимости у слоя 9 захватываются в нем ловушками. В результате в слое 9 накапливается отрицательный заряд.Таким образом в емкостном оптически управляемом носителе 2 информации записывается и хранится в видезаряда различного знака в ловушкахслоя 9.В режимах записи и стирания инФормации из блока 1 на базу ключа 5 60 подается положительный импульс, открывающий ключ., в результате чегоФормируется цепь заряда носителяинформации,Считывание записанной в носителе б 5 2 информации осуществляется регистрацией импульса фототока, протекающего во внешней цепи носителя 2,при воздействии на выбранную ячейкупамяти носителя импульса света. Наноситель 2 с блока 1 подается отри-.цательный импульс с амплитудой 5 -.10 В и ячейка носителя освещаетсяимпульсом света. Слой 10 в считываемой ячейке изменяет под действиесвета свою проводимость и напряже-нием импульса считывания прикладывается к подложке 7 и слоем 8-9.Если в слое 9 накоплен отрицательныйзаряд, то как и в режиме записив при поверхностном слое 7 образуется неравновесная ОПЗ. Разделение вОПЗ генерируемых светом электрондырочных пар приводит к формированию на гравице раздела подложки 7и слоя 8 инверсного слоя дырок, экранирующего поверхностный объем полупроводника от поля хранимого вслое 9 отрицательного заряда, чтоприводит к уменьшению ОПЗ, Уменьше- .ние ОПЗ в подложке 7 обуславливаетизменение электрической емкости носителя информации, что проявляетсяв импульсном изменении напряжения.на электродах носителя 2, Электрод12, расположенный на подложке 7 носителя 2,соединен с входным каскадом б (затвором полевого транзистора), поэтому изменение напряженияна электроде 12 вызывает соответствующее изменение напряжения на затворе. Это выз;звает изменение .проводимости канала сток"исток полевоготранзистора и протекание импульсатока через элемент 4. Импульс напряжения, снимаемый с элемента 4, усиливается усилителем 5.Если в слое накоплен положительный заряд или заряд в нем отсутствует, то не происходит изменения ОПЗв приповерхностном слое подложки 7При этом не происходит изменения .электрической емкости носителя 2и через элемент нагрузки импульсфототокане протекает. Наличие или .отсутствие импульса Фототока присчитывании интерпретируется как логические 11 ф и .0.Электрическая удельная емкостьносителя информации при его освещении светом определяется толщинойслоев 8-9 (около 1000 пф/мм ) ПлоЯ,щадь ячейки памяти на носителе 2определяется размером диска Эйрисфокусированного пучка света, Обычнодиаметр ячейки памяти составляетвеличину около 15 мкм, а площадьячейки - 225 мкм ,.Электрическая емкость ячейки памяти при считывании.информации, т.е. при ее освещенииимпульсом света (после завершения.переходных процессов в слое фотопро-.водника), равна 0,225 пФ. Величйназаряда, который перераспределяетсямежду электродом 12 и затвором поле-,1 вого транзистора каскада б, равнапри типичных условиях 0,9 пК. Перераспределение этого заряда вызываетизменение этого потенциала на затворе полевого транзистора, равное90 мкВ,Величина крутизны характеристикиполевого транзистора около 10, слеЬ фдовательно, амплитуда импульса тока,протекающего при считывании инфор 10 мации через канал сток-исток транзистора каскада б, составляет 0,9 мкА, .а величина сигйала, поступающег сэлемента 4 (сопротивлением 2 110 Ом)на вход усилителя считывания, равна20 мВ.Величина шунтирующей емкости навходе усилителя 3, равна емкостизатвора полевого транзистора и составляет доли пфТаким образом, изобретение поз 20 воляет.существенно повысить надежность накопителя информации,для оптоэлектронного ЗУ за счет увеличения амплитуды считываемого сигналабез ограничения информационной ем 25 кости накопителя, что, в сво; очередь, позволяет использовать в запоминающем устройстве усилители болеепростой конструкции и уменьшитьобъем электронного обрамления запоминающего устройства,Формула изобретения1. Накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства содержащий блбк Формирователей импульсов, первый выход кото-.5 рого соединен с входом емкостногооптически управляемого носителяинформации, и усилитель считывания,входной каскад которого выполнен наполевом транзисторе, затвор которого40 подключен к выходу оптически управ".ляемого носителя информации, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности накопителя, в него введены ключ, .причем45 вход ключа подключен к второму выходу блока формирователей импульсов,а выход - к затвору полевого транзистора.2, Накопитель информации по п.1,о о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоемкостный оптически управляемый носитель информации состоит из полупроводниковой подложки, на одну поверхность которой последовательнонанесены двойной диэлектрический55 слой с захватом заряда, прозрачныйфотопроводниковый .слой и прозрачныйвходной электрод, а на другую - выходной электрод.источники информации,бО принятые во внимание при экспертизе1. Вопросы радиоэлектроники,Сер.ЭВТ 1977, вып.5, с. 83-87.УФ2, ффКвантовая электроника1975, Р 3, т.2. с. 508-511 (прото 6 тип),995125 Составитель В. Техред М,Кости сти ректор Ю. Макарен е едактор М. Янови4 ШШа а ЮЕ ивищаа 4 Ф53/ а Е В и щФилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 592 ВНИИПИ Государственног по делам изобретени 3035, Москва, Ж, РауыПодписноео комитета СССРй и открытийсная наб., д, 4/5