Накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< и995 125

Союз Советския

Социалистических

Республик (61)Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 290581 (21)3293867/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 0702.83. Бюллетень М 5

f$g) g 3

С 11 С 13/04

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УД (681. 327 (088.8) Дата опубликования описания 070283 (72) Авторы изобретения

В.М. БороДкин и С.О» Самуцевич (71) Заявитель .(54) НАКОПИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО

ЗАПОМИНАОЩЕГО УСТРОЙСТВА

Изобретение --.носится к вычислительной технике и может быть использовано в оперативных оптоэлектронных запоминающих устройствах.

ИзЪестен накопитель для оптоэлектронного запоминающего устройства, содержащий формирователь импульсов, подключенный к емкостному оптически управляемому носителю информации, к выходу которого подключен усилитель считывания (1).

Недостатком этого накопителя является неудовлетворительная надежность,.обусловленная малой амплитудой считываемого сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является накопитель для оптоэлектронного запоминающего устройства, .содержащий формирователь импульсов, подключенный к емкостному оптически управляемому носителю информации, выход которого подключен через элемент нагрузки к усилителю считывания. В известном устройстве емкостной оптически 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 скстеьы окисел-нитрид, .и прозрачный электрод. На другой стороне полулроводниковой подложки размещен слой проводника 1 2), Недостатком известного устройства является также неудовлетворительная надежность, обусловленная низким уровнем считываемого сигнала. Это связано 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 емкость неосвещенной части носителя информации, образуя емкостной делитель на входе усилителя считывания. В резуль- тате величина считываемого сигнала обратно пропорциональна электрической емкости (геометрической площади) носителя информации.

Цель изобретения — повышение надежности накопителя информации для оптоэлектронного запоминающего устройства.

995125

Поставленная цель достигается тем, что в накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства, содержащий блок формиро. вателей импульсов, первый выход. которого соединен с входом емкостного оптически управляемого носителя информации, и усилитель считывания, вход которого соединен с выходом элемента нагрузки, введены ключи и согласующий элемент, причем вход ключа подключен к второму выходу блока формирователей импульсов, а выход — к выходу емкостного ойтически

Управляемого носителя информации и входу согласующего элемента, выход которого подключен к входу элемента нагрузки.

Емкостный оптически управляемый носитель информации состоит из полупроводниковой подложки,. на одну поверхность которой последовательно нанесены двойной диэлектрический слой с захватом заряда, прозрачный фотопроводниковый слой и прозрачный входной электрод, а на другую - выходной электрод.

На фиг.1 показана блок-схема накопителя информации для оптиэлектронного запоминающего устройства на фиг.2 - принципиальная схема накопителя; на фиг.3 — емкостный оптически управляемый носитель информации, вид в сечении.

Накопитель информации содержит блок 1 формирователей импульсов, емкостной оптически управляемый носитель 2 информации, усилитель 3 считывания, элемент 4 нагрузки, ключ

5 и входной каскад б. Носитель 2 информации 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 окисла

0 кремния толщиной 18-25 A 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 выполнен по 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 которого соединен с электродом 12 носителя

2, а сток и исток соединены, соответственно, с элементом нагрузки и шиной нулевого потенциала.

Накопитель информации для оптоэлектронного запоминающего устройства работает следующим образом.

В режиме записи информации иэ блока 1 на прозрачный электрод 11 носителя 2 поступает отрицательный импульс с амплитудой около 40 В.

Это напряжение в носителе 2 почти полностью падает на слое 10. Если одновременно с импульсом напряжения воздействовать на отдельную ячейку памяти носителя импульсом света, то сопротивление у:астка слоя 10 в освещенной ячейке уменьшится на несколько порядков (около

;106 Ом см) и приложенное напряжение перераспределится в носителе 2 на слой -диэлектрика 8-9 и возникающую при этом в подложке 7 область прост 5 ранственного заряда (ОПЗ), Создаваемые светом электрон-дырочные пары распределяются в ОПЗ, в результате чего на границе раздела подложки 7 .и слоя 8 формируется инверсный слой

20 дырок, экранирующий объем полупроводника от прикладываемого внешнего поля. Происходит уменьшение толщины

ОПЗ и увеличение напряжения на слое диэлектрика. Когда падение напряжеЯ ния на двойном слое 8-9 превысит некоторую пороговую величину, то часть дырок из инверсного слоя туннелирует через слой 8 в валентную зону слоя 9, где в результате их захвата ловушками накапливается положительный заряд. В неосвещенной части носителя информации темновое сопротивление слоя 10. велико (около

10"" Ом см) почти все приложенное напряжение падает на слое 10 и накопления заряда в диэлектрике не происходит, В режиме стирания информации из блока 1 на носитель 2 поступает положительный импульс амплитудой око40 ло 40 В и одновременно на выбранную ячейку памяти воздействует импульсом света, Сопротивление слоя 10 в ячейке под действие света уменьшается и приложенное напряжение перераспределяется между слоями 7 и 8-9. При этом поверхность подложки 7 в освещенной ячейке памяти обогащена основными носителями, которые в результате туннелирования 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 виде заряда различного знака в ловушках слоя 9.

В режимах записи и стирания информации из блока 1 на базу ключа 5

60 подается положительный импульс, открывающий ключ., в результате чего формируется цепь заряда носителя информации.

Считывание записанной в носителе

á5 2 информации осуществляется регист— -,=995125 рацией импульса фототока, протекаю- вого транзистора каскада б, равна щего во внешней цепи носителя 2, : — при типичных условиях 0,9 пК, Перепри воздействии на выбранную ячейку распределение этого заряда вызывает памяти носителя импульса света. На изменение этого потенциала на затвоноситель 2 с блока 1 подается отри-. ре полевого транзистора, равное цательный импульс с амплитудой 5 — g 90 мкВ.

10 В и ячейка носителя освещается- Величина крутизны характеристики импульсом света. Слой 10 в считы- полевого транзистора около 10 вЂ, слеФА ваемой ячейке изменяет под действие довательно, амплитуда импульса тока, света свою проводимость и напряже- протекающего при считывании иифорнием импульса считывания приклады« g мации через канал сток-исток транзисвается к подложке 7 и слоем 8-9. тора каскада б, составляет 0,9 мкА, .

Если в слое 9 накоплен отрицательный а величина сигнала, поступающего с заряд, то как и в режиме записи элемента 4 (сопротивлением 2 110 Ом) в при поверхностном слое 7 образует- на вход усилителя считывания, равна ся неравновесная ОПЗ. Разделение в 20 мВ.

ОПЗ генерируемых светом электрон- . Величина шунтирующей емкости на дырочных пар приводит к формирова- входе усилителя 3, равна емкости нию на гРавице раздела подложки 7 затвора полевого транзистора и соси слоя 8 инверсного слоя дырок, эк- тавляет доли пФ.. ранирующего поверхностный объем по- Таким образом, изобретение позлупроводника от поля хранимого в 2О воляет.существенно повысить надежслое 9 отрицательного заряда, что ность накопителя информации,для опприводит к уменьшению ОПЗ. уменьше- тоэлектронного Зу за счет увеличение ОПЗ в подложке 7 обуславливает ния амплитуды считываемого сигнала изменение электрической емкости но- без ограничения информационной емсителя информации, что проявляется .-25 кости накопителя, что, в сво; .Очев импульсном изменении напряжения редь, позволяет использовать в запо-на электродах носителя 2. Электрод минающем устройстве усилители более

12, расположенный на подложке 7 но- простой конструкции и уменьшить сителя 2,соединен с входным каска- . объем электронного обрамления запо" дом б (затвором полевого транзис- 3О минающего устройства. тора) поэтому изменение напряжения Формула изобретения

I ии я оптона электроде 12 вызывает соответст- 1. Накопитель информации для оп вующее изменение напряжения на зат- электронного запоминающего устройворе. Это выз;)вает изменение .прово- ства содержащий блок формироватедимости канала сток-исток полевого лей импульсов, первый выход кото-. транзистора и протекание импульса

35 рого соединен с входом емкостного тока через элемент 4. Импульс напри- оптически управляемого носителя инжения снимаемый с элемента 4 уси- формации, и усилитель считывания, ливается усилителем 5.

Ю Р входной KBc) (ù которого выполнен ла на

Если в слое накоплен положитель- полевом транзисторе, затвор которого ный заряд или заряд в нем отсутст- 40 подключен к выходу оптически управвует, то не происходит изменения ОПЗ ляемого носителя информации, о тв приповерхностном слое подложки 7 ° л и ч а ю шийся тем, что, сПри этом не происходит изменения целью повышения надежности накопитеэлектрической емкости носителя 2 ля, в него введены ключ, .причем и через элемент нагрузки импульс 45 вход ключа подключен к второму выхофототока не протекает. Наличие или ду блока формирователей импульсов, отсутствие импульса фототока при а выход — к затвору полевого трансчитывании интерпретируется как ло- зистора. гические l и . 0 . 2. Накопитель информации по п.1, тем что

Электрическая удельная емкость о о т л и - ч а ю шийся тем, ч носителя информации при его освеще- емкостный оптически управляемый ионин светом определяется толщиной ситель информации состоит из полуслоев 8-9 (около 1000 пФ/мм ).. Пло- проводниковой подложки, на одну пощадь ячейки памяти на носителе. 2 верхность которой последовательно определяется размером диска Эйри нанесены двойной диэлектрический сфокусированного пучка света, Обычно слой с захватом заряда, прозр

55 а и з ачный диаметр ячейки памяти составляет фотопроводниковый .слой и прозрачный величину около 15 мкм, а площадь входной электрод, а на другую — выячейки — 225 мкм ..Электрическая ем- ходной электрод. кость ячейки памяти при считывании. Источники информации, информации, т.е. при ее освещении ® принятые во внимание при .экспертизе импульсом света (после завершения переходных процессов в слое фотопро-. ЭВТ, 1977, вып.5, с. 83 с. 83-87. водника), равна 0,225 пФ. Величйна 2, Квантовая электроника, заряда, который перераспределяется 1975, le 3, т.2. с. 508-511 (протомежду электродом 12 и затвором поле-.) Я тип).

Составитель В. Костин

Редактор М. Янович ТехредМ .Костик Корректор Ю. Макаренко

Заказ 653/36 Тираж 592 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4