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[科普中国]-可擦除可编程只读存储器

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可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory) 按用户要求对存储矩阵编程或擦除的只读存储器,简称EPROM。

介绍可擦除可编程只读存储器(英语:Erasable Programmable Read Only Memory),由以色列工程师Dov Frohman发明,是一种断电后仍能保留数据的计算机存储芯片——即非易失性的(非易失性)。它是一组浮栅晶体管,被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后,EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口,很容易识别EPROM,这个窗口同时用来进行紫外线擦除。

一片编程后的EPROM,可以保持其数据大约10~20年,并能无限次读取。擦除窗口必须保持覆盖,以防偶然被阳光擦除。老式计算机的BIOS芯片,一般是EPROM,擦除窗口往往被印有BIOS发行商名称、版本和版权声明的标签所覆盖。

一些在闪存出现前生产的微控制器,具有使用EPROM来存储程序的版本,以利于程序开发;因为,如使用一次性可编程器件,在调试时将造成严重浪费。1

原理图示出叠栅注入MOS管的结构。在浮置栅Gf没有充电时,加到控制栅Gc上的正常逻辑高电平能使MOS管导通;在浮置栅上充有负电荷以后,在控制栅上加正常的逻辑高电平,MOS管不导通,相当于没有接入这个存储元件。编程时在漏极与源极间加以高电压,使之产生雪崩击穿,同时在控制栅上加高压脉冲,则一些能量较大的电子便穿过SiO2层到达浮置栅,形成充电电荷。

需要擦除时可将EPROM表面的透明窗口置于一定强度的紫外线灯下照射,经15-20分钟后浮置栅上的电荷即可泄漏掉。平时应将透明窗口密闭遮光,以保证浮置栅上的电荷长期保存。这种用紫外线擦除的EPROM也叫UVEPROM。

另外,有一种用电压信号擦除的EPROM,也叫做EEPROM(或EPROM)。它的存储单元中也利用了叠栅MOS管,擦除时需要在控制栅上施加反向的高压脉冲。

由于EPROM中的数据可以修改,因而特别适于制作需要修改其中数据的只读存储器。1

OTP EPROM因为玻璃窗口造价昂贵,于是引进了一次性可编程芯片(One-time programmable,OTP chip,或一种PROM),用于不需重复烧写的量产产品中可降低ROM成本而被广泛使用;唯一的不同在于,EPROM芯片被封在不透明的封装中,因此这种芯片在写入程序后无法擦除。这种一次性可编程技术,用于生产EPROM和基于EPROM的微控制器。然而,一次性可编程EPROM正逐渐被闪存(flash memory)芯片所取代,后者具有相近的硅片价格,并且在一个无窗口封装中可重复编程。2

PROM的型号与容量除了 1702 之外,EPROM 是 27 系列型号,各种容量及型号参见附表,编号前可能加有厂商的英文字头,同一型号可能有不同的速度与封装方式,并附加于编号后。各厂牌同型号的 EPROM 读取上兼容,但编程规范可能会略有不同。 (此外,使用 EPROM 的 MCS48/51 家族 MCU 则是 87 系列)

部分较新的 EPROM 可借由签名模式(signature mode)进行型号自动识别,方法是将 A9 提升到 12V,芯片便会提交两 byte 的识别数据。由于并非所有型号均有此功能(尤其是早期的型号),因此编程时有可能须人工指定型号。22

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本词条内容贡献者为:

杨明 - 副教授 - 西南大学