2024年4月14日发(作者：)

课 堂 教 学 实 施 方 案

授 课 时 间：

课 题：只读存储器ROM、主存储器的设计

5.3 只读存储器ROM

指在微机系统的在线运行过程中，只能

对其进行读操作，而不能进行写操作的一类

存储器

，在不断发展变化的过程中，ROM

器件也产生了掩模ROM、PROM、EPROM、

EEPROM等各种不同类型。

一、掩模ROM

如图4-11所示，是一个简单的4×4位

的MOS ROM存储阵列，采用单译码方式。

这时，有两位地址输入，经译码后，输出四

条字选择线，每条字选择线选中一个字，此

时位线的输出即为这个字的每一位。

此时，若有管子与其相连（如位线1

和位线4），则相应的MOS管就导通，这些

位线的输出就是低电表平，表示逻辑“0”；

而没有管子与其相连的位线（如位线2和

位线3），则输出就是高电平，表示逻辑“1”。

P

+

N

基体

EPROM

位线

(a)

(b)

S

Al

S

i

O

2

浮空多

晶硅栅

D

字线

P

+

二、可编程的ROM

掩模ROM的存储单元在生产完成之

后，其所保存的信息就已经固定下来了，

的ROM器件，即可编程的ROM，又称为PROM。

这给使用者带来了不便。为了解决这个矛盾，设计制造了一种可由用户通过简易设备写入信息

PROM 的类型有多种，我们以二极管破坏型PROM为例来说明其存储原理。

这种PROM存储器在出厂时，存储体中每条字线和位线的交叉处都是两个反向串联的二极管的

PN结，字线与位线之间不导通，此时，意味着该存储器中所有的存储内容均为“1”。如果用户

需要写入程序，则要通过专门的PROM写入电路，产生足够大的电流把要写入“1”的那个存储

位上的二极管击穿，造成这个PN结短路，只剩下顺向的二极管跨连字线和位线，这时，此位就

意味着写入了“1”。读出的操作同掩模ROM。

除此之外，还有一种熔丝式PROM，用户编程时，靠专用写入电路产生脉冲电流，来烧断

指定的熔丝，以达到写入“1”的目的。

对PROM来讲，这个写入的过程称之为固化程序。由于击穿的二极管不能再正常工作，烧断后

的熔丝不能再接上，所以这种ROM器件只能固化一次程序，数据写入后，就不能再改变了。

三、 可擦除可编程的ROM

1．基本存储电路

可擦除可编程的ROM又称为EPROM。它的基本存储单元的结构和工作原理如图4-12所示。

与普通的P沟道增强型MOS电路相似，这种EPROM电路在N型的基片上扩展了两个高浓

度的P型区，分别引出源极（S）和漏极(D)，在源极与漏极之间有一个由多晶硅做成的栅极，

但它是浮空

图图4-12 P沟道EPROM结构示意图

的，被绝缘物SiO

2

所包围。在芯

片制作完成时，每个单元的浮动栅极上都没有电荷，所以管子内没有导电沟道，源极与漏极之

间不导电，其相应的等效电路如图4-12(b)所示，此时表示该存储单元保存的信息为“1”。

向该单元写入信息“

0

”

：在漏极和源极（即S）之间加上十25v的电压，同时加上编程脉冲

信号(宽度约为50ns)，所选中的单元在这个电压的作用下，漏极与源极之间被瞬时击穿，就会有

电子通过SiO

2

绝缘层注入到浮动栅。在高压电源去除之后，因为浮动栅被SiO

2

绝缘层包围，所

以注入的电子无泄漏通道，浮动栅为负，就形成了导电沟道，从而使相应单元导通，此时说明

将0写入该单元。

清除存储单元中所保存的信息

：必须用一定波长的紫外光照射浮动栅，使负电荷获取足够

的能量，摆脱SiO

2

的包围，以光电流的形式释放掉，这时，原来存储的信息也就不存在了。

由这种存储单元所构成的ROM存储器芯片，在其上方有一个石英玻璃的窗口，紫外线正是

通过这个窗口来照射其内部电路而擦除信息的，一般擦除信息需用紫外线照射l5~20分钟。

2．EPROM 芯片Intel 2716

Intel2716是一种2K×8的EPROM存储器芯片，双列直插式封装，24个引脚，其最基本的

存储单元，就是采用如上所述的带有浮动栅的MOS管，其它的典型芯片有Ietel 2732/27128/27512

等。

(1)．芯片的内部结构

Intel 2716存储器芯片的内部结构框图如图4-13(b)所示，其主要组成部分包括：