DE1954939B2 - Speicheranordnung mit einer elektrischen Speichermatrix · - Google Patents

Description

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Speichern verwendet werden können, sind bereits hohen elektrischen Widerstands zurückfallen, daß die bekannt (US-PS 3 271591). Es handelt sich um bistabilen Schalterelemente eine höhere Schwellen-Halbleiter, die im Zustand hohen elektrischen Wider- spannung als die monostabilen Schalterelemente aufstands eine amorphe bzw. amorphartige Struktur weisen, daß der Löschstrom und der Lesestrom an aufweisen, die sich im Zustand niedrigen elektrischen 5 ausgewählten Kreuzungsstellen jeweils eine so große Widerstands zu einer kristallinen odei in Richtung Spannung erzeugen, daß im Leiterzustand des bistaeiner kristallinen Struktur umordnet. Das Material bilen Schaltsrelements das zugehörige monostabile dieser bistabilen Schalterelemente besieht insbesondere Schalterelement in den Leiterzustand umschaltet und aus Teilungen, Seleniden, Sulfiden und/oder Oxides das bistabile Schalterelement beim Löschen den zum von Metallen, Metalloiden, zwischenmetallischen Ver- io Zurückschalten in den Sperrzustand erforderlichen bindungen, z. B. aus 50 % Tellur und 50 % Germanium Loschstromimpuls erhält, beim Lesen jedoch noch nicht gegebenenfalls mit einem Vanadiumpentoxidzusatz, in den Sperrzustand zurückschaltet.
50 % Tellur und 50 % Gallium-Antimonid, 50 % Selen Bei der Erfindung werden daher an Stelle von Dioden und 50% Germanium, 95% Tellur und 5% Germanium. njsmostabile Schalterelemente der oben bereits er-Einige solcher !stoffe werden auch als halbleitende 15 wähnten Art verwendet, die ebenso einfach wie die Gläser bezeichnet Ihre Strom-Spannungs-Charakte- bistabilen Schalterelemente der obenerwähnten Art ristik weist zwei sich kreuzende Kurven-üge auf, von herstell- und auf den Trägerkörper aufbringbar sind, denen die Sperrzustandskurve nur relativ flach zur wodurch eine »AU-Film-Technik« anwendbar ist, Spannungsabszisse geneigt ist und bei der Schwellen- beispielsweise wenn auch diese als Trennelemente Spannung abbricht, während die Leiterzusiandskurve 20 dienenden monostabilen Schalterelemente ebenfalls demgegenüber steil verläuft. Beide Kurven schneiden schichtförmig ausgebildet sind. Zu diesem Zweck werden Koordinatenschnittpunkt gemäß F i g. 6 und 7, den alle Schalterelemente auf beispielsweise einem weswegen auch zwei stabile Zustände selbst bei kompakten Trägerkörper abgeschieden bzw. niederfehlendem Stromfluß vorhanden sind. geschlagen.

Daneben sind halbteitende Schalterelemente anderer 25 Da die monostabil» Schalterei« mente im Gegen-Eigenschaften bekannt (US-PS 3 271 591), deren sau zu Dioden bidirektional sind, ist die Schaltbaikeit Sperrzustandskuive zwar ähnlich der obengenannten des den jeweiligen Kreuzungsstellen zugeordneten verläuft, deren Leiterzustandskurve dagegen praktisch dualen Schalterelementpaares und daher auch des parallel zur Stromordinate in geringerem Abstand betreffenden als Speicherlement dienenden bistabilen zu dieser verläuft und vor dem Koordinatenschnitt- 30 Schalterelements polaritätsunabhängig, ohne daß die punkt bzw. der Spannungsabszisse abbricht, weshalb Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die bei fehlendem Stromfluß nur ein Zustand, nämlich sonst bei einem Verzicht auf Dioden oder andere der Sperrzustand hohen elektrischen Widerstands, gleichrichtende Bauelemente zwangsläufig sind. Die möglich ist (vgl. F i g. 5). Diese monostabilen Schal- erfindungsgemäße Speicheranordnung erlaubt daher terelemente sind ebenso wie die bistabilen bidirek- 35 einen Betrieb in beiden Stromrichtungen, so daß die tional, verhalten sich also in jeder Stromtichtung jeweiligen Schalterelemente unabhängig von der praktisch äquivalent. Im Sperrzustand können sie Polarität der an sie angelegten Spannungen bzw. sowohl eine amorphe als auch eine kristalline Struktur Ströme auch in ihrer zu der Speichermatrix zusammenaufweisen ; sie befinden sich dann jedoch entweder im gefaßten Baueinheit zum individuellen Speichern, n- oder im p-leitenden Zustand, d. h. in einem einzigen 40 individuellen Lesen und individuellen Abfragen u. dgl. Zustand elektrischer Leitfähigkeit. Derartige Halb- verwendet werden können.

leiterstoffe bestehen aus beispielsweise: 25% Arsen Neben den obenerwähnten Vorzügen ist die erfin-

und 75% Tellur, 72,6% Tellur, 13,2°;; Gallium und dungsgemäße Speicheranordnung auch insofern viel-

14,2% Arsen, 75% Tellur und 25% Silizium, 75% seitiger anwendbar als Anordnungen, die in der

Selen und 25 % Arsen. 45 üblichen Halbleheitechnik hergestellte Bauelemente

Schließlich sind auch Speichermatiizen bekannt aufweisen, als nicht nur die bistabilen, sondern auch (FR-PS 1533 269), bei denen an den Kreuzung»- die m Miostabilen Schalterelemente trotz ihrer einstellen halbleitende Transistoren angeordnet sind. fachen massenmäßigen Herstellung ihre elektrischen

Obwohl diese und auch die eingangs genannten Eigenschaften unter Bestrahlung praktisch unverändert Speichermatrizen mit Dioden beispielsweise auf dem 50 behalten. Die erfindungsgemäße Speicheranordnung Wege der integrierten Schalttechnik durchaus in kann daher auch in solchen Räumen verwendet Kompaktbauweise herstellbar sind, ist die Herstellung werden, die Strahlen, wie Röntgenstrahlen, Kernverhältnismäßig kostspielig. So müssen für die halb- strahlen, exterrestrischen Höhenstrahlen u. dgl., ausleitenden Dioden oder Transistoren hochreine Materi- gesetzt sind. Wie sich herausstellte, weisen die für die alien wie Silizium verwendet und speziell dotiert 55 fraglichen Schalterelemente verwendeten Halbleiterwerden, was verständlicherweise erhebliche Her- materialien selbst nach längerer starker Bestrahlung Stellungskosten bereitet. noch die gleichen Schalteigenschaften und Kennlinien

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf, während dotierte Halbleiter von derartigen

derartige Speicheranordnung dahingehend zu ver- Strahlen in ihrer Struktur und ihren physikalischen

bessern, daß sie trotz einfacher Hersteübarkeit viel- 60 Eigenschaften teilweise erheblich verändert werden,

seitiger anwendbar bzw. verwendbar ist. so daß mit derartigen Dioden oder Transistoren

Die Erfindung besteht darin, daß die Trennelemente bestückte Speichermatrizen bei solchen Applikationen monostabile, bidirektionale Schalterelemente sind, die überhaupt nicht angewendet werden können. Die bei Überschreiten einer Schwellenspannung vom ernndunjjsgemäße Speicheranordnung ist daher auch Zustand hohen elektrischen Wideistands plötzlich 65 diesbezüglich e;ht zerstörungsfrei ausbildbar, denn in den Zustand niedrigen elektrischen Widerstands eine von Unbefugten bewußt oder unbewußt herbeiumschalten und bei Unterschreiten eines im Leiter- geführte Strahlenaussetzung vermag nicht, die in die zustand fließenden Schwellenstroms in den Zustand Speichennatrix eingespeicherten Daten zu verändern

und deren Informationsinhalt zu zerstören. Für die F i g. 4 ein Schema zur Veranschaulichung dei

Raumfahrt sowie militärtechnische, aber auch geheim- verschiedenen Ströme, die an der betreffenden Kreu-

haltungsbedürftige zivile Einrichtungen ist dies von zungsstelle währer.d des Einsteilens, Rückstellens unc

maßgebender Bedeutung. Lesens eines Binärsymbols »1« fließen,

Es empfiehlt sich, den Widersland der monostabilen 5 F i g. 5 eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines als

Schalterelemente im Sperrzustand größenordnungs- Trennelement dienenden monostabilen bidirektionaler

mäßig einhundertmal größer als den Widerstand der Schalterelements,

entsprechenden bistabilen Schalterelemente im Sperr- F i g. 6 eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines ah

zustand zu wählen. Hierdurch erhält man einen Speicherelement dienenden bistabilen Schalterelementi

größeren Spielraum hinsichtlich der Toleranz der io im Zustand hohen Widerstandes (Sperrzustand)

Speicher-, Abfrage- und Löschströrne. F i g. 7 die Strom-Spannungs-Charakteristik des

Die All-Film-Technik erlaubt ein Auftragen der bistabilen Schalterelements im Zustand niedriger

Hai blei tei schichten durch Aufdampfen, Vakuum- Widerstandes (Leiterzustand),

niederschlagen, Aufspritzen, Kathodenzerstäuben F i g. 8 eine Draufsicht auf einen Teil der in F i g. 1

Siebdrucken und dergleichen bekannte Auftragsver- 15 schematisch gezeigten Spechermatrix,

fahren. Da die Herstellung solcher Halbleiterschichten F i g. 9 einen Querschnitt durch die gleiche Matrix

an sich bekannt ist (US-PS 3 271 591), sei hier nicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8,

noch besonders darauf eingegangen. Fig. 10 einen Querschnitt durch die gleiche

Es empfiehlt sich allerdings, die X- und K-Leiter Mitrix entlang der Linie 10-10 in Fig. 8.

auf einem is jlierenden Trägerkörper anzuordnen und 20 Gemäß F i g. 1 weist eine Speichermatrix 2 eine

die Hdloleiterschichten, die die Schalterelemente Reihe von einander unter rechtem Winkel kreuzender

bilden, auf diesem bzw. auf den Leitern niederzu- A'-Leitern Al, Xl, ... Xn und K-Leitern Kl, Yl ...

schlagen. Hierbei empfiehlt es sich, wenn sich auf dem Yn auf, die sich in einer zweidimensionalen Dir-

Trägerkörper eine Anzahl paralleler K-Leiter befindet, stellung zu schneiden scheinen, sich jedoch in cer Tal

die im Bereich der Kn. uzungssiellen mit den A'-Leitern 25 nicht berühren. Jeder X- und K-Leiter ist an der

mit Isolierschichten überdeckt und über diesen die Kreuzungsstelle oder in dessen Nähe mit einer Reihen-

X-Leiter angeordnet sind, wenn auf den X- oder schaltung aus einem speichernden bistabilen Schalter-

K-Leitern je an den Kreuzungsstellen eine als mono- element 4 bzw. M und einem monostabilen Schaltei

stabiles Schalterelement dienende Halbleiterschicht und element 6 bzw. T verbunden. Wie bei den meisten

auf den Y- bzw. A'-Leitern je an den Kreuzungsstellen 30 Speichermatrizen ist die an jedem Kreuzungspunkl

eine als bistabiles Schalterelement dienende Halbleiter- gespeicherte Nachricht vorzugsweise in Binärfoim

schicht angeordiet ind diese Halbleiterschichten d. h. in der Form einer »1« oder eit er »0«, was durch

mittels einer Leitersch.cht in Reihenschaltung mit- den Zustand des Speicherelementes a igezeigi werden

einander verbunden sind. Im Bedarfsfall sollte jede kann. Bei Magnetkernmatrizen bestimmt der jeweilige

Kontaktstelle der Halbleiterschichten mit den X- bzw. 35 Magnetisierungszustand einer Magnetkernvorrichtung.

K-Leitern von einer Isolierschicht umgeben sein. ob an dem betreffenden Kreuzungspunkt der Matrix

Die erfindungsgemäße elektrische Speicheranord- eine »1« oder »0« gespeichert ist. Bei der Erfindung is1 nung erlaubt ein schnelles und löschungsfreies Lesen die binär verschlüsselte Nachricht an jedem Kreuzungsim Sinne eines Koinzidenz-Spannungsspeichers und punkt dadurch bestimmt, ob sich das speichernde ist auch zum Antrieb von Transistoren gut geeignet, 40 Schalterelement 4 an diesem Kreuzungs Hinkt in einem da die in Frage kommenden Werte der Antriebs- Zustand niedrigen Widerstandes oder hohen Widerspannung und -Stromstärke verhältnismäßig gering Standes befindet, denen ein Zustand »1« bzw. ein sind und das Lesen ohne teure mehrstufige e:r.pfind- Zustand »0« des Binärsystems zugeordnet ist. Die liehe Leseverstärker erfolgen kann, weil das Lesesignal Zuordnung ist willkürlich; im vorliegenden Fall sei auf einem solchen Gleichspannungsniveau bleiben 45 die »1« dem Zustand niedrigen Widerstandes und die kann, das mit Gleichstrom-Logikstromkreisen direkt »0« dem Zustand hohen Widerstandes zugeordnet. Das verträglich ist und einer weiteren Verstärkung nicht monostabile Schalterelement 6 isoliert jeden Kreuzungsbedarf. Die an jeder Kreuzungsstelle befindliche punkt von den übrigen Kreuzungspunkten,
duale oder binäre Speicherschaltung, bestehend aus Jeder A"Leiter Xl, X2 ... Xn ist mit einem dei einem bistabilen und einem monostabilen Schalter- so Enden eines Satzes von drei parallelen Schaltern 8. element der obengenannten Gattung, kommt diesem 8' und 8" verbunden (und zu diesen Bezugszeicher Anwendungsfall entgegen. treten noch zusätzliche Bezugssymbole hinzu, die dei

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungs- dem betreffenden A"-Leiter zugeordneten Nummei

beispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigt entsprechen), und die anderen Enden der Schalter 8,

F i g. 1 ein Schaltschema einer Speichermatrix, bei 55 8', 8" sind an den Einstell-, Röeksteil- und Lese-

dem die Erfindung anwendbar ist; es zeigt Schaltungen leitungen 11, 11' bzw. H" angeschlossen. Die Einstell·

zum Einspeichern von Nachrichten in die Matrix und leitung 11 ist über einen Widerstand 12 mit einei

zum Lesen von darin gespeicherten Nachrichten, positiven Klemme 14 einer Gleichspannungsquelle K

F i g. 2 ein vereinfachtes Schema der jedem aktiven verbunden, die eine Spannung von Vl (in Volt] Kreuzungspunkt der Matrix zugeordneten vollständi- 60 liefen. Die negative Klemme 14' der Gleichspannungsgen Schaltung, quelle 16 ist an Masse 20 gelegt (geerdet), so daß die

F i g. 3 die Spannungen, die zum Einstellen, d. h. Spannung der Klemme 14 + Vl (in Volt) beträgt. Di« zum Speichern eines Binärsymbols »lt an einer Rückstelleitung IV ist über einen verhältnismäßig

Kreuzungsstelle, zum Rückstellen, d. h. zum Ein- kleinen Widerstand 22 mit der positiven Klemme 24

speichern eines Binärsymbols »0« an der Kreuzungs- 65 einer Gleichspannungsquelle26 verbinden, deren stelle und zum Lesen bzw. Abfragen des an einer negative Klemme 24' an Masse 20 liegt. Die positive

bestimmten Kreuzungsstelle der Matrix gespeicherten Klemme 24 liefert eine Spannung von 4 Vl (in Volt]

Binärsymbols anzulegen sind, Ober Erdpotential. Die Leseleitung IV ist über einen

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Widerstand 28 mit der positiven Klemme 24 ver- Es sei angenommen, daß die Widerstände der

bunden. Schalterelemente 4, 6 in derem Zustand hohen Wider-

Jeder Y-Leiter ist mit einem der Enden eines Satzes Standes im wesentlichen gleich sind: Um ein speichern-

paralleler Schalter 10, 10' und 10" verbunden (die des Schalterelement 4 an einem Kreuzungspunkt

ebenfalls durch weitere Symbole gekennzeichnet sind, 5 zurückzustellen (d. h. um es aus dem Zustand niedrigen

die den den betreffenden X- bzw. K-Leitern zugeord- Widerstandes in den Zustand hohen Widerstandes zu

neten Nummern entsprechen). Die anderen Enden bringen), sollte die zwischen der Rückstelleitung 11'

dieser Schalter 10,10', 10" sind mit einer gemeinsamen und der gemeinsamen Leitung 30 angelegte Spannung

Leitung 30 verbunden, die zu der negativen Klemme die Schwellenspannung des gewählten monostabilen

32' einer Gleichspannungsquelle 34 führt, deren 10 Schalterelements 6 überschreiten, da angenommen

positive Klemme 32 bei 20 geerdet ist. Die ac_eative wird, daß der Widerstandswert eines beliebigen

Klemme 32' ist also auf einem Potential von — Kl in solchen Schalterelements 6 im Zustand normalerweise

Volt in bezug auf das Erdpotential. hohen Widerstandes viele hundert- oder tausendmal

Die Schalter 8, 8', 8", 10, 10' und 10" sind Vorzugs- größer ist als der Widerstand eines beliebigen speichernweise elektronische Schnellschalter oder -kontakte. 15 den Schalterelements 6 im Zustand niedrigen Wider-Zum Schließen geeigneter Schalterpaare (zum An- Standes. Auch sollte die angelegte Spannung unter der schalten der richtigen positiven bzw. negativen Schwellenspannung des zurückzustellenden speichern-Spannungsquellen an die ausgewählten X- und Y- den Schalterelements 4 sein (F i g. 3). Durch Anlegen Leiter) dienen nicht dargestellte Schaltersteuerein- einer solchen Spannung zwischen der Rückstellrichtungen. 20 leitung 11' und der gemeinsamen Leitung 30 wird das

Wie bereits angedeutet, bilden je einer der bidi- monostabile Schalterelement 6 in den Zustand niedrirektionalen Schalterelemente 4, 6 eine Schwellen- gen Widerstandes getrieben. Wenn dann der Quellenschaltvorrichtung. Wenn sie sich im Zustand hohen widerstand des Rückstellstromkreises genügend niedrig Widerstandes befindet, wird eine Spannung angelegt, ist, so daß ein Rückstellstrom auf dem Niveau Ll die gleich oder größer als eine gegebene Schwellen- 25 (F i g. 3) oder darüber durch das betreffende speispannung ist, um die Vorrichtung in ihren Zustand chernde Schalterelement 4 zum Fließen kommt, wird niedrigen Widerstandes umzuschalten. Unter der dieses in den Zustand hohen Widerstandes zurück-Annahmz, daß der Widerstand dieser Vorrichtungen gestellt. Dementsprechend wird der mit der Rückin ihrem Zustand hohen Widerstandes dem Wert stelleitung 1Γ in Reihe geschaltete Widerstand 22 nach vergleichbar oder im wesentlichen gleich sind, 30 genügend klein ausgeführt, damit bei einem Rückstellwird, um eine »1« des Binärcodes an einem beliebigen Vorgang der gewünschte Rückstellstrom durch das Kreuzungspunkt in das Speicherelement einzuspei- gewählte speichernde Schalterelement 4 hindurchchern, an die gewählten X- und Y-Leiter eine Spannung fließt. Dei mit der Einstelleitung 11 in Reihe geangelegt, die gleich oder größer ist als die niedrigste schaltete Widerstand 12 und der mit der Leseleitung 11" der Schwellenspannungen der in Reihe geschalteten 35 in Reihe geschaltete Widerstand 28 sind strom-Schalterelemente 4,6. Wenn beispielsweise da^r spei- begrenzende Widerstände, die die Stromstärke des chernde Schalterelement 4 eine Schwellenspannung durch das bistabile Schalterelement 4 hindurchfließenvon 20 V und das als Trennelernent dienende Schalter- den Stromes während eines Einstell- oder Lesevorelement 6 eine Schwellenspannung von 15 V hat, ganges auf einem Wert unterhalb der Rückstellsollte die durch das Schließen eines gewählten Paares 40 Stromstärke L1 halten.

von Schaltkontakten 8-10 angelegte Spannung gleich Während eines Lesevoiganges wird zwischen dei

oder vorzugsweise größer als 30 V sein. Dies bedeutet, Leseleitung 11' und der gemeinsamen Leitung 3C

daß die Summe der Lieferspannungen der Gleich- eine Spannung angelegt, die ungenügend hoch ist

Spannungsquellen 16, 34, die zwischen den Klemmen um ein monostabiles Schalterelement 6, das sich irr

14, 32' eingeschaltet sind, ebenfalls 30 V überschreiten 45 Zustand hohen Widerstandes befindet und mit einen:

sollte, da die Werte der Widerstände 12, 22 und 28 speichernden Schalterelement 4 in Reihe geschlosser

im Vergleich zum Widerstand der Schalterelemente 4, ist, das sich ebenfalls im Zustand hohen Widerstände!

6 in derem Zustand hohen Widerstandes unendlich befindet, und mit einem speichernden Schalter

klein sind. Die Widerstände der Schalterelemente 4, 6 element 4 in Reihe geschlossen ist, das sich tbenfall:

sind jedoch im wesentlichen unterschiedlich. Am 5° im Zustand hohen Widerstandes befindet, in dei

vorteilhaftesten ist der Widerstand des monostabilen Zustand niedrigen Widerstandes oder den Leiter

Schalterelements 6 im nichtleitenden Zustand min- zustand zu bringen. Bei der beispielsweise geztigtei

destens zehnmal, vorzugsweise aber tausendmal größer Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 3, be

als der des zugeordneten speichernden bistabilen der die Schwellenspannung jedes monostabilen Schal

Schalterelements 4. In einem solchen Fall wird bei 55 terelements 6 mit 15 V angenommen ist und dii

der obengenannten Schwellenspannung das Binär- Schwellenspannung jedes speichernden Schalterele

symbol »1« an einem beliebigen gewählten Kreuzungs- ments 4 mit 20 V angenommen ist, sollte die Lese

punkt eingespeichert, indem eine Spannung von spannung 15 V überschieiten, jedoch weniger al

mindestens etwas über 20 V, vorzugsweise im 1 nteresse 20 V betragen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Aus

größter Verläßlichkeit von einigen Volt über 20 V an δβ fühningsbeispiel betragen sowohl die Lesespannun

die gewählte Reihenschaltung angelegt wird (F i g. 3). als auch die Rückstellspannung etwa mitten zwische;

Es sollte keine Spannung angelegt werden, die die 15 und 20 V.

Summ: der Einstellspannungen dreier Kreuzungs- Aus dem in F i g. 1 dargestellten Schaltschema is

punkte überschreitet, da dies zur Folge haben könnte, ersichtlich, daß die Summe der Lieferspannungen de

daß ein beliebiger aus einer Anzahl von drei in Reihe 65 Gleichspannungsquellen 26,34, die 2 Vl beträgt, etw

geschalteten Kreuzungspunkten, die zu dem gewählten 17,5 V beträgt. Da die Summe der Lieferspannunge

Kreuzungspunkt parallel geschaltet sind, eingestellt der Spannungsquellen 16,34 für einen EinsteUvorgaa

wird. mit 35 V angenommen wurde, beträgt die Lieferspar

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nung der Spannungsquelle 16 bei dem vorstehend gezeigt. Zum Unterschied von Materialien für die

beschiiebenen Beispiel einer Schaltung etwa 26,25 V. It. mono itabilen Schalterelemente 6 ist das Materu 1 der

Wenn hier die Widerstandsweite der mnnostabilen speichernden Schalterlemente 4 derart ausgebihet, und bistabilen Schalterelemente in deren Zustand daß die örtliche Ordnung oder die örtlich begrenzte hohen Widerstands im wesentlichen unterschiedlich 5 Bindung desselben veränderbar ist, so daß mindestens sind, treffen auch hier wiederum die in F i g. 3 ange- ein leitender Pfad in einer quasi permanenten Weise gebenen Spannungsniveaus nicht zu. Wenn beispiels- hergestellt wird. Mit anderen Worten: Die Leitweise der Widerstandswert jedes monostabilen Schal- fähigkeit des Materials kann drastisch geändert terelements 6 in dessen Zustand hohen Widerstands werden, so daß ein oder mehrere leitende Pfade in einhundertmal größer ist als der Widerstandswert des io dem Material entstehen und darin als Leitzustand zugeordneten bistabilen Schalterelements 4 in dessen g^mäß F i g. 7 eingefroren werden. Dieser mindestens Zustand hohen Widerstands, darf verständlicherweise eine leitende Pfad kann durch einen Stromimpuls im die anzulegende Spannung, die gebraucht wird, um wesentlichen in den ursprünglichen Sperrzustand von beide in Reihe geschalteten Schalterelemente aus F i g. 6 zurückgebracht werden,
ihrem Zustand hohen Widerstands >n ihren Zustand 15 Ein typischer Bereich niedriger Widerstandswerte niedrigen Widerstands umzuschalten, lediglich die fir ein monostabiles Schaltere'.ement 6 reicht von Schwellenspannung des speichernden, bistabilen Schai- 1 bis 1 ki2, und ein typischer Bereich hoher Widerterciements 4, nämlich bei dem fraglichen Beispiel 20 V standswerte desselben reicht von 10 bis 1000 ΜΩ. nicht überschreiten, da bei Anschalten einer Spannung Ein typischer Pjreich niedriger Wid;rstandswerie für von 21 V nur um weniges weniger als 21 V an das 20 ein speicherndes bistabiles Schalterelement 4 reicht monostabile Schalterelement 6 angelegt werden und von ebenfalls 1 bis 1 ki2, und ein typischer Bereich wenn dieses in seinen Zustand niedrigen Widerstands hoher Widerstandsvverte desselben reicht ebenfalls umschaltet, im wesentlichen die volle Spannung von von 10 bis 1000 ΜΩ.

21 V an dem bistabilen Schalterelement 4 zui Wirkung Im Betrieb beider Schalterelemente 4, 6 erfolgt

gelangt. Auch in einem solchen Fall braucht d^!e 25 das Umschalten vom Zustand hohen Widerstandes

Lesespannung bei einem Lesevorgang nur weniger als zum Zustand niedrigen Widerstandes und umgekehrt

die Schwellenspannung des bistabilen Schalterele- im wesentlichen augenblicklich und tritt vorzugsweise

ments 4, nämlich weniger als 20 V, zu betra- entlang eines oder mehrerer Pfade zwischen den

gen. leitfähigen Elektroden auf, die an den gegenüber-

Wem in einem bestimmten speichernden bistabilen 30 liegenden Seiten des Filmes bzw. der Schicht des Schalterelement 4 eine »1« des Binärcodes gespeichert betreffenden Halbleiiermaterials angelegt sind,
ist, hat das Anlegen einer Lesespannung an die betref- Aus einer Betrachtung der Fig. 5 und 7 dürfte fenden X- und y-Leiter oberhalb der Schwellenspan- ersichtlich sein, daß im Zustand niedrigen Widernung des zugeordneten monostabilen, als Schwellen- Standes des speichernden Schalterelements 4 die schalter wiikenden Schalterelements 6 zur Folge, daß 35 Stromleitung im wesentlchen dem Ohmschen Gesetz ein nennenswerter Strom durch den in Reihe mit der folgt, so daß mit zunehmendem Spannungsabfall die Leseleitung 11" geschalteten Widerstand 28 fließt. die Stromstärke des hindurchfließenden Stromes Wenn sich andererseits das gewählte speichernde zunimmt. In manchen Fällen ist jedoch beobachtet Schalterelement 4 im Zustand hohen Widerstandes worden, daß bei verhältnismäßig hohen Stromstärken befindet, ist die Lesespannung nicht hoch genug, um 40 die Stromleitung durch das speichernde Schalterdieses Speicherelement in den Zustand niedrigen Wider- element 4 bei einem im wesentlich konstanten Spanstandes umzuschalten, so daß im wesentlichen kein nungsabfall erfolgt, obwohl sie bei niedrigeren Strom durch den Widerstand 28 fließt. Dement- Stromstärken dem Ohmschen Gesetz folgt. Zum sprechend ist ein Lesestromkreis 40 vorgesehen, der Unterschied hiervon bleibt bei den monostabilen den Spannungsabfall über den Widerstand 28 abfühlt 45 Schalterelementen 6 der Spannungsabfall über einen und auf diese Weise bestimmt, ob sich der gewählte weiten Bereich von Stromstärken im wesentlichen Kreuzungspunkt im Zustand »1« oder »0« des Binär- konstant,
systems beendet. Das Zurückschalten eines speichernden Schalter-

Die Schalterciemente 4, 6 sind schichtförmig, ins- elements 4 aus dem Zustand niedrigen Widerstandes besondere als Filmaufträge auf einem isolierenden 50 in den Zustand hohen Widerstandes kann dadurch Trägerkörper 42 ausgebildet, da in einem soichen herbeigeführt werden, daß ein Rückstell-Stromrmpuls Fall die Herstellungskosten äußerst gering gehalten von der genannten Rückstellstromstärke Ll odei werden können und die Speicherkapazität (Speicher- darüber bei einer Spannung unterhalb der Schwellendichte) äußerst hoch ist. spannung dieses Elements durch dasselbe geschicki

Derartige Filme bestehen aus einem im wesentlichen 55 wird. Zum Unterschied vom monostabilen Schalterungeordneten und aligemein amorphen Halbleiter- element 6, das nur so lange im Zustand niedriger material im Zustand hohen und niedrigen Wider- Widerstandes bleibt, wie der hindurchfließende Strom Standes. Das Material hat eine örtliche Ordnung und oberhalb einer Haltestromstäike bzw. eines Schwellen· eine örtlich begrenzte Bindung und ist so hergestellt, stromes liegt, Weiht das speichernde Schalterelement A daß jedes Bestreben, diese örtliche Ordnung oder 60 unbegrenzt im Zustand niedrigen Widerstandes, selbst diese örtlich beschrankte Bindung zu verändern, bei wenn der Stromfluß durch diese unterbrochen wire Änderungen zwischen dem Zustand des hohen und und die angelegte Spannung beseitigt wird, d. h., es dem des niedrigen Widerstandes auf ein Mindestmaß ist bistabil.

begrenzt ist. In manchen Fällen können für das F i g. 8 bis 10 zeigen die bevorzugteste körperlicht

monostabfle Schaltelement 6 jedoch · Halbleiter- 65 Ausführungsform der Speichermatrix gemäß dei

materialien verwendet werden, die im Sperrzustand Erfindung. Die Matrizeneinheit weist einen isoHeren

kristallin sind. Typische Strom-Spannungs-Kennlinien den Trägerkörper 42 aus einem elektrisch isolierendet

dieses monostabilen Schalterlements 6 sind in F i g. 5 Material auf, auf dem vor allem im Siebdruckverfahrer

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die im Absland voneinander liegenden parallelen leitermiteriab oberhalb und in jedem Loch 48 niedery-Leiter aufgebiachl sind. An jedem Punkt entlang geschlagen werden kann und das Halbleitermaterial jedes ^-Leiters, an dem ein A"-Leiter kreuzen soll, mit dem Y-Leiter über einen sehr schmalen Bereich in ist eine Isolierschicht 44 aufgebracht, die sich über die Berührung steht. Beispielsweise kann die Breite jedes volle Breite des betreffenden K-Leiters erstreckt. Die 5 Loches und somit der besprochene Bereich der Be-A'-Leiter werden dann vor allem wieder im Siebdruck- rührung bei der besonders bevorzugten Ausführungsverfahren in im Abstand voneinander liegenden form der Erfindung im Bereich zwischen 10 i>nd 100 μιη parallelen Bändern derart angebracht, daß sie über die liegen.

Isolierschichten 44 verlaufen und jeglicher elektrisch In ähnlicher Weise wird eine Isolierschicht 46' auf leitender Kontakt mit den K-Leiternanden Kreu/.ungs- io jeden K-Leiter in dem Bereich zwischen jedem Paar punkten vermieden wird. benachbarter .Y-Leiter aufgebracht. Diese lsolier-An jedem Kreuzungspunkt wird ein bistabil spei- schicht 46' ist ebenfalls mit einer Pore oder einem cherndes Schalterelement 4 als Film in dem Bereich kleinen Loch 48' ausgestattet, in das anschließend ein zwischen den benachbarten K-Leitern und das züge- schichtförmiges monostabiles Schilterelement 49' aufordnete monostabile Schalterelement 6 ebenfalls als 15 getragen wird. Beide Schalterelementschichten 49, 49' Film im Bereich zwischen den benachbarten Ä'-Leitern sind durch eine als Kopplungsleiter 50 dienende aufgetrager, (die Anordnungsorle der Schalterelemente Schicht aus leitfähigem Material hintereinander-4, 6 an jedem Kreuzungspunkt können natürlich geschaltet, das insbesondere wiederum im Siebdruckvertauscht werden). Um bei einer solchen Vorrichtung verfahren in einem Band aufgetragen ist, das sich eine zweckmäßige Leitfähigkeitscharakteristik zu ge- 20 zwischen den äußeren freien Flächen der Halbleiterwährleisten, empfiehlt es sich, den Stromfluß jederzeit, materialien erstreckt, die je ein aus einem monostabilen wenn ein Element Strom leitet, auf den gleichen Schalterelement 6 und einem speichernden, bistabilen Bereich, vorzugsweise auf den gleichen Pfad oder Schalterelement 4 bestehendes Paar bilden.
Faden des Halbleitermaterials zu beschränken. Dies Aus der obigen Beschreibung geht hei vor, daß die wird dadurch erreicht, daß gemäß der Figur eine 25 Erfindung den Aufbau vollständiger Schaltungs-Isolierscbicht 46 über jedem Leiter in dem Bereich anordnungen durch einfaches Anbringen von FiImzwischen einem benachbarten Paar von /-Leitern auftragen beispielsweise auf einer Seile eines Trägeraufgetragen wird. Jede Isolierschicht 46 hat eine Pore körpers aus isolierfähigem Material ermöglicht, so oder ein kleines Loch 48, so daß nur ein kleiner Teil daß komplette Schaltungen in einfacher Weise billig der Außenfläche jedes A'-Leiters für die Aufbringung 30 durch automatische Maschinen der Massenproduktion des schichtförmigen speichernden Schalterelements 49 herstellbar sind, obwohl im Gegensatz zum Stand dei freiliegt, so daß als nächstes eine solche Schicht des Technik die Zahl der Anwendungsmöglichkeiteri die speichernde Schaltvorrichtung bildenden Halb- wesentlich vergrößert ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

die Ä'-Leiter angeordnet sind, daß auf den X- oder Patentansprüche: ^-Leitern je an den Kreuzungsstellen eine als monostabiles Schalterelement (6) dienende HaIb-

1. Speicheranordnung mit einer elektrischen leiterschicht (49*) und auf den Y-* bz*v. .Jf-Leitern Speichermatrix, die eine Gruppe von in Reihen 5 je an den Kreuzungsstellen eine als bistabiles angeordneten JSf-Leilera, eine Gruppe von in Schalterelement (4) dienende Halbleiterschicht (49) Spalten angeordneten K-Leitera, jeweils an einer angeordnet und diese Halbleiterschichten (49, 49') Kreuzungsstelle mit einem Leiter einer dieser mittels einer Leiterschicht (50) in Reihenschaltung Gruppen verbundene, zum Speichern dienende, miteinander verbunden sind.

halbleitende, bistabile Schalterelemente, die bei ₁₀ 6. Speicheranordnung nach Anspruch 5, da-Überschreiten einer Schwellenspannung vom Zu- durch gekennzeichnet, daß jede Kontaktstelle der stand hohen elektrischen Widerstands plötzlich Halbleiterschichten (49,49') mit den X- bzw. in den Zustand niedrigen elektrischen Wider- " F-Leitern von einer Isolierschicht (48,48') umStands umschalten und durch einen Stromimpuls geben ist.
wieder in den Zustand hohen elektrischen Wider- 15
stands zurückschalten, und jeweils in Reihe zu den

bistabilen Schalterelementen geschaltete, halb-

leitende Trennelemente aufweist, die ihrerseits
jeweils mit einem Leiter der anderen Gruppe in
Verbindung stehen, mit einer Speichereinrichtung, 20

die eine Speicherspannung erzeugt, die an den Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicrer-Schalterelernenten mindestens deren Schwellen- anordnung mit einer elektrischen Speichermatrix, die spannung erreicht, mit einer Leseeinrichtung, die eine Gruppe von in Reihen angeordneten .^-Leitern, einen Lesestrom erzeugt, mit dem der jeweilige eine Gruppe von in Spalten angeordneten y-Leitern, Zustand der Schalterelemente abfragbar ist, und 45 jeweils an einer Kreuzungsstelle mit einem Leiter mit einer Loscheinrichtung, die einen Löschstrom einer dieser Gruppen verbundene, zum Speichern erzeugt, der mindestens den zum Löschen des dienende, halbleitende, bistabile Schaltereiemente, betreffenden Schalterelementserfordei liehen Strom- die bei Ooerschreiten einer Schwellenspannur g vom impuls verursachen kann, dadurch gekenn- Zustand hohen elektrischen Widerstands plötzlich in zei c h ne t, daß die Trennelemente monostabile 30 den Zustand niedrigen elektrischen Widerstands bidirektionale Schalterelemente (6) sind, die bei umschalten und durch einen Stromimpuls wiedei in Überschreiten einer Schwellenspannung vom Zu- den Zustand hohen elektrischen Widerstands zurückstand hohen elektrischen Widerstands plötzlich schalten, und jeweils in Reihe zu den bistabilen in den Zustand niedrigen elektrischen Widerstands Schalterelementen geschaltete, halbleitende Trennumschalten und bei Unterschreiten eines im Leiter- 35 elemente aufweist, die ihrerseits jeweils mit einem zustand fließenden Schwellenstromes in den Zu- Leiter der anderen Gruppe in Verbindung stehen, mit stand hohen elektrischen Widerstands zurückfallen, einer Speichereinrichtung, die eine Speicherspannung daß die bistabilen Schalterelemente (4) eine höhere erzeugt, die an den Schaltereiementen mindestens Schwellenspannung als die monostabilen Schalter- deren Schwellenspannung erreicht, mit einer Lese· elemente (6) aufweisen daß der Löschstrom und 40 einrichtung, die einen Lesestrom erzeugt, mit dem der der Lesestrom an ausgewählten Kreuzungsstellen jeweilige Zustand der Schalterelemente abfragbar ist, jeweils eine so große Spannung erzeugen, d?.ⁿ im und mit einer Löscheinrichtung, die einen Löschstrom Leiterzustand des bistabilen Schalterelements (4) erzeugt, der mindestens den zum Löschen des betreffendas zugehörige monostabile Schalterelement (6) den Schallerelements erforderlichen Stromimpuls verin den Leiterzustand umschaltet und das bistabile 45 Ursachen kann.

Schalterelement (4) beim Löschen den zum Zurück- Eine derartige Speicheranordnung ist bereits bekannt schalten in den Sperrzustand erforderlichen Lösch- (DT-AS 1212 155). Die dort verwendete Speicherstromimpuls erhält, beim Lesen jedoch noch nicht matrix unterscheidet sich von anderen bekannten in den Sperrzustand zurückschaltet. Speichermatrizen mit derartigen bistabilen Schalter-

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch 50 elementen (GB-PS 1072 718) dadurch, daß die gekennzeichnet, daß der Widerstand des mono- Trennelemente die Ausbildung von sogenannten stabilen Schalterelements im Sperrzustand größen- »Umwegströmen« vermeiden, die das Einstellen bzw. ordnungsmäßig hundertmal größer ist als üer Einschreiben, Abfragen und Zurückstellen bzw. Lö-Widerstand des bistabilen Schalterlements (4) im sehen von bistabilen und daher speichernden Schalter-Sperrzustand. 55 elementen an genau vorbestimmten Kreuzungsslellen

3. Speicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, verhindern oder zumindest erschweren. Dadurch, daß dadurch gekennzeichnet, daß beide Schalter- unidi -cktionale Trennelemente, nämlich Gleichrichter elemente (4, 6) Halbleiterschichten (49, 49') sind. bzw. Dioden, jeweils in Reihe zu den speichernden

4. Speicheranordnung nach Anspruch 3, dadurch Schalterelementen zwischen die jeder Kreuzungsstelle gekennzeichnet, daß die X- und F-Leiter auf einem 60 zugeordneten Leiter geschaltet sind, ist der Stromflüß isolierenden Trägerkörper (42) angeordnet und immer nur in einer Richtung möglich, wodurch die die Halbleiterschichten (49, 49') auf diesem bzw. Umwegströme, die über anderen parallel zu dieser auf den Leitern niedergeschlagen sind. Reihenschaltung angeordnete Schalteielemente-Trenn-

5. Speicheranordnung nach Anspruch 4, dadurch elemente-Paare fließen wollen, an denjenigen Stellen gekennzeichnet, daß sich auf dem Trägerkörper (42) 65 gesperrt werden, an denen die Trennelemente in eine Anzahl paralleler F-Leiter befindet, die im umgekehrter Richtung durchflossen werden müßten.

Bereich der Kreuzungsstellen mit den ^-Leitern Halbleitende Schaltereiemente der genannten Art, mit Isolierschichten (44) überdeckt und über diesen die auf Grund ihrer bistabilen Eigenschaften zum