很多应用场合要求半导体存储器既能够像ROM那样是永久性的(非易失性的)存储部件,又能够重新编程以修改存储内容中的意外错误,或改变系统的基本程序。非易失性存储器即使在电源断电时也能保存所存储的数据。ROM就是非易失性的,一旦制造出来就不能改变。其它一些广泛应用的半导体存储器,诸如sRAM和nRAM具有读和写的能力,属易失性存储器,也就是说它们的内容在电源断电时就遗失掉。为解决这一矛盾,研制出了EPROM(可擦可编程ROM),它具有密集的非易失性存储能力,同时在需要时又可以对它重新编程。
EPROM存储器使用了一个独特的存储单元,从而获取了许多有用的特性。这种存储单元由Intel公司发明,被称之为FAMOS(浮栅雪崩注入金属氧化物半导体)。如图所示,它由一个具有二个栅极的晶体管组成,其中一个栅极与电路绝缘。
如果给这个浮栅设法充电以表示一个存储数据值,那么由于该栅极周围被Si02绝缘,所以电荷能保存很长—段时间。这种电路泄漏通道的电阻是如此之大,以至EPROM存储单元放电时间常数可高达l0年。这种存储单元就是利用所存电荷的有或无来存储数据。但数据—旦被存储后又怎样去改变它呢?
从FAMOS名称第二个字母A“雪崩注入”,可以明白新数据的编程原理。如果把一个比较高的电压(约为25伏)加到浮栅—衬底之间,那么在栅极上就发生电子雪崩注入,电荷就置放到了栅极上,利用此种现象实现了编程。怎样完成擦除?按下述方法去掉栅极上的电荷即可;用适当波长(UV—2537Ao)的强紫外光照射浮置栅一段时间,存储的电荷获得了足够能量使它离开浮册。为此存储器芯片封装时留有石英窗口,全部存储单元都能同时接受光照,实现擦除过程。EPEOM擦除过程所需时间为20一30分钟。
某些电子系统为了降低成本,往往使用EPROM而不使用ROM。在那些需要重新编程但又是非易失性的存储器的标准微处理器系统中也广泛应用EPROM。但EPROM有一个缺点,在需要对EPROM进行擦除和重新编程时,必须从系统中把存储器取出来。而使用EEPROM将克服这个缺点,改善EPROM特性。