Микросхемы РПЗУ-ЭС содержат ЭП типа МНОП (К558, К1601) и ЛИЗМОП с двойным затвором (К573РР2, К1609РР1 и др.). Микросхемы РПЗУ-УФ имеют ЭП типа ЛИЗМОП с двой­ным затвором, отличающиеся от аналогичных структур в группе РПЗУ-ЭС тем, что требуют для стирания УФ облучение.
Элемент памяти со структурой МНОП представляет собой МДП-транзистор с индуцированным каналом р-типа (рис. 4.9, а) или n-типа, имеющий двуслойный диэлектрик под затвором. Верхний слой формируют из нитрида кремния, ниж­ний — из окисла кремния, причем нижний слой значительно тоньше верхнего.
Если к затвору относительно подложки приложить импульс напряжения положительной полярности с амплитудой 30... . 40 В, то под действием сильного электрического поля между за­твором и подложкой электроны приобретают достаточную энергию, чтобы пройти тонкий диэлектрический слой до границы раздела двух диэлектриков. Верхний слой (нитрида кремния) имеет значительную толщину, так что электроны преодолеть его не могут.
Накопленный на границе раздела двух диэлектрических слоев заряд электронов снижает пороговое напряжение и сме­щает передаточную характеристику транзистора влево (рис. 4.9,6). Это состояние ЭП соответствует логической 1. Ре­жим занесения заряда под затвор называют режимом програм­мирования.
Логическому 0 соответствует состояние транзистора без заря­да электронов в диэлектрике. Чтобы обеспечить это состояние, на затвор подают' импульс напряжения отрицательной поляр­ности с амплитудой 30 ... 40 В. При этом электроны вытесняются в подложку. При отсутствии заряда электронов под затвором передаточная характеристика смещается в область высоких поро­говых напряжений. Режим вытеснения заряда из подзатворного диэлектрика называют режимом стирания
Режим стирания и программирования можно осуществить с помощью напряжения одной полярности: отрицательной для р-МНОП, положительной для я-МНОП структур. Эта возмож­ность основана на использовании явления лавинной инжекции электронов под затвор, которая происходит, если к истоку и сто­ку приложить импульс отрицательного напряжения 30... 40 В, а затвор и подложку соединить с корпусом. В результате элект­рического пробоя переходов исток-подложка и сток-подложка происходит лавинное размножение электронов и йнжекция не-

которых из них, обладающих достаточной кинетической энерги ей («горячих» электронов), на границу между слоями диэлектри ков Для стирания необходимо подать импульс отрицательного напряжения на затвор. В режиме считывания на затвор подают напряжение Ut„, значение которого лежит между двумя порого­выми уровнями Если в ЭП записана 1, транзистор откроется а при 0— останется в закрытом состоянии. В зависимости от этого, как видно из рис 4 9, г, в разрядной шлне либо будет протекать ток на выход, либо нет Усилитель считывания транс формирует состояние шины в уровень напряжения 1 или 0 на выходе микросхемы
Микросхемы РПЗУ с ЭП на р-МНОП транзисторах KP558PPI, KPI601PP1, КР1601РРЗ (табл 4.3) имеют сравни­тельно низкое быстродействие, высокое напряжение программи­рования (30...40 В) и требуют двух источников питания
Для улучшения характеристик РПЗУ широко применяют тех­нологию изготовления ЭП на л-МНОП транзисторах. Такие ЭП устроены аналогично рассмотренным, но имеют проводимость подложки ^-типа, а истока и стока n-типз Микросхемы с.ЭП

на я-МНОП транзисторах КР558РР2, КР558РРЗ, К1611РР1 об­ладают втрое превосходящим быстродействием, сниженным до 22 В напряжением программирования и работают от одного источника питания.
Вариант ЭП на структуре ЛИЗМОП с двойным затвором (рис. 4.9, в) представляет собой n-МОП транзистор, у которого в подзатворном однородном диэлектрике SiCb сформирована изолированная проводящая область из металла или поликри­сталлического кремния. Этот затвор получил название «пла­вающего».
В режиме программирования на управляющий затвор, исток и сток подают импульс напряжения 21 ... 25 В положительной полярности. В обратно смещенных р-п переходах возникает процесс лавинного размножения носителей заряда и часть элек­тронов инжектирует на ПЗ. В результате накопления на ПЗ от­рицательного заряда передаточная характеристика транзистора смещается в область высокого порогового напряжения (вправо), что соответствует записи 0.
Стирание записанной информации, т. е. вытеснение заряда с ПЗ, в структурах ЛИЗМОП осуществляют двумя способами: в РПЗУ-ЭС электрическими сигналами, в РПЗУ-УФ с помощью УФ облучения. В структурах со стиранием электрическими сиг­налами импульсом положительного напряжения на управляющем затворе снимают заряд электронов,с ПЗ, восстанавливая низко­вольтный уровень порогового напряжения, что соответствует 1. В структурах с УФ облучением электроны рассасываются с ПЗ в подложку в результате усиления тепло'вого движения за счет полученной энергии от источника УФ излучения.
Режим считывания осуществляют так же, как в ЭП на струк­туре МНОП. В режиме хранения обеспечивают отсутствие на­пряжений на электродах ЭП с тем, чтобы исключить рассасы­вание заряда в диэлектрической среде. Теоретическими расчета­ми доказана возможность сохранения заряда сотни лет. На практике это время ограничивают для одних типов микросхем несколькими тысячами часов, для других — несколькими годами, например, у К573РФ6 гарантийный срок сохранения информации без питания составляет пять лет. Следовательно, микросхемы РПЗУ относятся к группе энергонезависимых.
Устройство, принцип действия, режимы управления работой микросхем РПЗУ разных групп во многом аналогичны. Напри­мер, микросхемы К558РР2, К1609РР1, К573РР2, К573РФ2 ем­костью 2К.Х8 бит, относящиеся к разным группам РПЗУ по типу элемента памяти, имеют похожую структуру и одинаковую раз­водку выводов корпуса (рис. 4.8,6). Отличие между микросхе­мами групп ЭС и УФ состоит в способе реализации режима стирания.
Принцип построения и режим работы РПЗУ рассмотрим на примере микросхемы КР1601РРЗ емкостью 2КХ8 с ЭП на р-МНОП транзисторах. Структурная схема (рис. 4.10) содержит все элементы, необ­ходимые для работы микросхемы в качестве ПЗУ: матрицу с элементами памяти, дешифраторы кода адреса строк и столбцов, селектор (ключи выбора столбцов), устройство ввода-выво­да УВВ. Кроме того, в структуре предусмотрены функциональные узлы, обеспечивающие ее работу в режимах стирания и програм­мирования (записи информации) —это коммутаторы режимов и формирователи импульсов напряжений требуемой амплитуды и длительности из напряжения программирования UPR. По срав­нению с микросхемами ПЗУМ и ППЗУ система управляющих сигналов дополнена сигналами программирования PR и стира­ния ER. Накопитель с матричной организацией содержит 128 строк и 128 столбцов, на пересечениях которых расположены 16 38-4 элементов памяти. Управление накопителем осуществляют семью старшими разрядами адресного кода, который после де­шифрирования выбирает строку со 128 элементами памяти. Сиг­налы, считанные с элементов выбранной строки, поступают на входы селектора, назначение которого состоит в выборе из 128-разрядного кода на входах восьми разрядов, которые далее поступают через УВВ на выходы микросхемы. Селектором управ­ляют четыре младших разряда адресного кода, которые после дешифрирования обеспечивают выборку одного восьмиразряд­ного слова из 16 слов, содержащихся в выбранной строке. Уст­ройство управления под воздействием сигналов на своих входах, обеспечивает работу микросхемы в одном из следующих режи­мов: хранения, считывания, стирания, записи (программирова­ния). Управляющие сигналы имеют следующее назначение: CS — выбор микросхемы; PR—разрешение на режим записи (программирования); UPR — напряжение программирования; RD — сигнал считывания; ER — сигнал стирания информации. Входы сигналов инверсные, поэтому разрешающим значением этих сигналов является 0. Многие микросхемы группы ЭС До­пускают избирательное стирание по адресу. Условия реализации названных режимов для микросхем РПЗУ группы ЭС приведены в табл. 4.4. Рассмотрим эти условия для микросхемы КР1601РРЗ, обращаясь при этом к рис. 4.10.
В режиме общего стирания на управляющие входы подают сигналы, соотв.етствующие табл." 4.4, в том числе напряжение программирования UPR =—36 В. Процесс стирания начинается с момента подачи импульса ER, который должен иметь дли­тельность от 100 до 200 мс. По окончании стирания все ЭП мат­рицы переходят в состояние, соответствующее логическому 0. В этом режиме сигналы на адресных и информационных выводах могут иметь произвольные значения.

Микросхема КР1601РРЗ допускает построчное стирание^Этот режим отличается от рассмотренного значением сигнала PR =0, наличием на всех информационных выводах сигналов с уров­нем 1, а на адресных входах — сигналов адреса строки А4 —Аш, по которому следует стереть информацию из всех-128 ЭП. Время избирательного стирания то же, что и общего.
' В режиме записи (программирования) на выводы микросхе­мы подают записываемый байт, код адреса, управляющие сигна-лы по табл. 4.4. и затем импульс -сигнала программирования PR = 0 на время 20 мс. Для программирования в автомати­ческом режиме всей микросхемы с числом адресов 2048 тре­буется 41 с.
В режиме считывания на вывод UPR коммутируют напряже­
ние питания —12 В (см. табл. 4.4) для снижения потребляемой
мощности, подают код адреса и управляющие сигналы по
табл. 4.4, причем сигнал считывания RD должен иметь импульс­
ную форму. Спустя 0,4 мкс на информационных выходах-появля­
ется считываемое слово.     ''         
Режим хранения обеспечивают сигналом CS = 1, запрещаю­щим обращение к микросхеме независимо от значений сигналов на других входах. Возможен второй вариант обеспечения режима хранения при использовании импульсного питания напряжением —12 В: Такой режим'позволяет уменьшать потребляемую мощ­ность. Когда в паузах между обращениями к микросхеме отклю­чают напряжение питания, она переходит в режим хранения.

Управление переключениями питания целесообразно осущест­влять сигналом CS.
При эксплуатации микросхем РПЗУ необходимо обеспечить требуемый порядок включения и выключения напряжений пита­ния и программирования: при включении вначале подают 5 В, затем — 12 В и последним напряжение программирования, при выключении последовательность меняется на обратную. Можно все три напряжения включать и выключать одновременно.
Достоинством микросхем РПЗУ группы ЭС является возмож­ность перепрограммирования без изъятия их из устройства, где они работают. Другим положительным свойством микросхем дан-

ной группы является значительное число циклов перепрограмми­рования, достигающее для большинства микросхем 10 тыс. Это их свойство в сочетании с энергонезависимостью позволяет их широко использовать в аппаратуре в качестве встроенных ПЗУ со сменяемой информацией. Гарантийный срок сохранения ин­формации при отключенном питании составляет от 3 тыс. ч до 5 лет (КМ1609РР1).
Номенклатура микросхем РПЗУ много шире представленной в табл. 4.4 за счет модификаций базовых микросхем. Например, в семействе микросхем К1601РРЗ имеется восемь модификаций-от РР31 до РР38, отличающихся друг от друга информационной емкостью, как можно видеть из табл. 4.5, и, следовательно, вариантами использования выводов корпуса для адресных вхо­дов и информационных выходов, так как число тех и других может отличаться от базовой микросхемы. То же можно сказать и о семействах микросхем других серий. Такое разнообразие микросхем РПЗУ позволяет решать на их основе практически любые задачи по созданию энергонезависимых перепрограмми­руемых ПЗУ.

Группа микросхем РПЗУ-УФ представлена серией К573, имеющей развитый функциональный состав, который расширен за счет значительного числа модификаций базовых микросхем (табл. 4.6).
В устройстве и режимах работы микросхем РПЗУ-УФ много общего с микросхемами группы ЭС. Исключение составляет режим стирания, для реализации которого необходим источник УФ излучения. Для стирания записанной информации микросхе­му извлекают из контактного устройства, замыкают все ее вы­воды полоской фольги и помещают под- источник, УФ света, обеспечив ее обдув. Стирание можно произвести, не извлекая микросхему из контактного устройства, но тогда надо отключить напряжения питания и сигналы. Типовые источники стирающего излучения — дуговые ртутные лампы и лампы с парами ртути в кварцевых баллонах: ДРТ-220, ДРТ-375, ДБ-8, ДБ-60 и др. Излучение проникает к полупроводниковому кристаллу РПЗУ через прозрачное окно в крышке корпуса. Время стирания ин­формации составляет 30 ... 60 мин. Расстояние от корпуса до баллона лампы должно быть 2,5 см. Очевидно, необходимо обеспечить чистоту стекла крышки, так как в противном случае стирание будет неполным.
Режимы работы микросхем РПЗУ-УФ: хранение, считывание, запись (программирование) обеспечивают сигналами управления, приведенными в табл. 4.7. В реализации названных режи­мов существенных особенностей, по сравнению с микросхемами группы ЭС, нет, за 'Исключением наличия у некоторых микро­схем (РФ2, РФ5, РФ6) режима контроля записи, который реали­зуют вслед за программированием.
Среди микросхем серии К573 выделяется более сложной структурой и расширенными функциональными возможностями микросхема К573РФЗ емкостью 4КХ16 бит. Ее отличительная особенность состоит в том, что она приспособлена для непосред­ственной работы со стандартной магистралью, имея необходимые встроенные интерфейсные средства обеспечения режима обмена с нею. Кроме этого, микросхема имеет встроенное программи­руемое адресное устройство, которое позволяет без дополнитель-