DE1954939C3 - Speicheranordnung mit einer elektrischen Speichermatrix - Google Patents

Description

Schallerelement (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 der 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 Kreuzungsstellen

3. Speicheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, verhindern oder zumindest erschweren. Dadurch, daß dadurch gekennzeichnet, daß beide Schalter- unidirektionalo 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 K-Leiter auf einem 60 zugeordneten Leiter geschaltet sind, ist der Stromfluß 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 Schaltet elemente-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 7-Leiter befindet, die im umgekehrter Richtung durchflossen werden müßten. Bereich der Kreuzungsstellen mit den X-Leitern Halbleitende Schalterelemente der genannten Art, mit Isolierschichten (44) überdeckt und über diesen die auf Grund ihrer bistabilen Eieenschaften zum

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Speichern verwendet werden können sind bereits hohen elektrischen Widerstands zurückfallen, daß die bekannt (US-PS 3 271 591l Es handelt sich um bistabilen Schalterelemente eine höhere Schwellen-Halbleiter, die am Zustand hohen elektrischen Wider- spannung als die monostabilen Schalterelemente aufstands eine amorphe bzw. amorphartye 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 oder in Rötung Spannung erzeugen, daß im Leiterzustand des bistaeiner kristallinen Struktur umordnet. Das Material bilen Schalterelements Ua: zugehörige monostabile dieser bistabilen Schalterelemente besteht insbesondere Schalterelement in den Leiterzustand umschaltet und aus TeUunden Seleniden, Sulfiden und/oder Oxiden das bistabile Schalterelement beim Löschen den zum von Metallen, Metalloiden zwischenmetalhschenVer- ₁₀ Zurückschalten in den Sperrzustand erforderlichen bindungen ζ B. aus 50 /_o Tellur und 50 /_o Germanium Löschstromimpuls erhält, beim Lesen jedoch noch nicht gegebenenfalls mit einem Vanadiumpentoxidzusatz, in den Sperrzustand zurückschaltet
50 % Tellur und 50 % GaUium-Antimonid, 50 % Selen Bei der Erfindung werden daher an Stelle von Dioden and 50% Germanium, 95 /_o Tellur und 5% Germanium. monostabile Schalterelemente der oben bereits er-Einige solcher Stoffe werden auch als halbleitende i₅ wähnten Art verwendet, die ebenso einfach wie die Gläser bezeichnet. Ihre Strom-Spannungs-Charakte- bistabilen Schalterelemente der obenerwähnten Art ristilr weist zwei sich kreuzende Kurvenzüge auf, von herstell- und auf den Trägerkörper aufbringbar sind, denen die Sperrzustandskurve nur relativ flach zur wodurch eine »All-Film-Technik« anwendbar ist, Spannungsabszisse geneigt ist und bei der Schweifen- beispielsweise wenn auch diese als Trennelemente spannung abbricht, während die Leiterzustandskurve 20 dienenden monostabilen Schalterelemente ebenfalls demgegenüber steil verläuft. 3eide 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 halbleitende Schalterelemente anderer 15 Da die monostabilen Schalterelemente im Gegen-Eigenschaften bekannt (US-PS 3 271 591), deren satz zu Dioden bidirektional sind, ist die Schaltbatkeit Sperrzustandskutve zwar ähnlich der obengenannten des den jeweiligen Kreuzungsstellen zugeordneten verläuft, deren Leiterzustandskurve dagegen praktisch dualen SchaUerelementpaares 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 Stromlichtung 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.

Iei' ^stoffe bestehen aus beispielsweise: 25% Arsen Neben den obenerwähnten Vorzügen ist die erfin-

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

14,2 '„ Arsen, 75% Tellur und 25% SiIi um, 75% seitiger anwendbar als Anordnungen, die in der

Selen und 25 % Arsen. 45 üblichen Halbleitertechnik hergestellte Bauelemente

Schließlich sind auch Speichermatrizen bekannt aufweisen, als nicht nur die bistabilen, sondern auch (FR-PS 1 533 269), bei denen an den Kreuzungs- die m mostabilen 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 slellungskosten 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 ihrei Struktur und ihren physikalischen

bessern, daß sie trotz einfacher Herstellbarkeit 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 erfindungsgemäße 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 Speichermatrix eingespeicherten Daten zu verändern

und deren Informationsinhalt zu zerstören. Für die Raumfahrt sowie militärtechnische, aber auch geheimhaltungsbedürftige zivile Einrichtungen ist dies von maßgebender Bedeutung.

Es empfiehlt sich, den Widersland der monostabilen Schalterelemente im Sperrzustand größenordnungsmäßig einhundertmal größer als den Widerstand der entsprechenden bistabilen Schalterelemente im Sperrzustand zu wählen. Hierdurch erhält man einen größeren Spielraum hinsichtlich der Toleranz der Speicher-, Abfrage- und Löschströme.

Die All-Film-Technik erlaubt ein Auftragen der Halbleiteischichten durch Aufdampfen, Vakuumniederschlagin, Aufspritzen, Kathodenzerstäuben Siebdrucken und dergleichen bekannte Auftragsverfahren. Da die Herstellung solcher Halbleiterschichten an sich bekamt ist (US-PS 3 271 591), sei hier nicht noch besonders darauf eingegangen.

Es empfiehlt sich allerdings, die X- und ^-Leiter auf einem is Gierenden Trägerkörpc- anzuordnen und die Haloleiterschichten, die die Schalterelemente bilden, auf diesem bzw. auf den Leitern niederzuschlagen. Hierbei empfiehlt es sich, wenn sich auf dem Trägerkörper eine Anzahl paralleler X-Leiter befindet, die im Bereich der Knuzungssieilen mit den A'-Leitern mit Isolierschichten überdeckt und über diesen die A'-Leiter angeordnet sind, wenn auf den X- oder K-Leitern je an den Kreuzungsstellen eine als monostabiles Schalterelement dienende Halbleiterschicht und auf den Y- bzw. A'-Leitern je an den Kreuzungsstellen eine als bistabiles Schalterelement dienende Halbleiterschicht angeordiet ind diese Halbleiterschichten mittels einer Leitersch.cht in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Im Bedarfsfall sollte jede Kontaktstelle der Halbleiterschichten mit den X- bzw. y-Leitern von einer Isolierschicht umgeben sein.

Die erfindungsgemäße elektrische Speicheranordnung erlaubt ein schnelles und löschungsfreies Lesen im Sinne eines Koinzidenz-Spannungsspeichers und ist auch zum Antrieb von Transistoren gut geeignet, da die in Frage kommenden Werte der Antriebsspannung und -Stromstärke verhältnismäßig gering sind und das Lesen ohne teure mehrstufige empfindliche Leseverstärker erfolgen kann, weil das Lesesignal auf einem solchen Gleichspannungsniveau bleiben kann, das mit Gleichstrom-Logikstromkreisen direkt verträglich ist und einer weiteren Verstärkung nicht bedarf. Die an jeder Kreuzungsstelle befindliche duale oder binäre Speicherschaltung, bestehend aus einem bistabilen und einem monostabilen Schalterelement der obengenannten Gattung, kommt diesem Anwendungsfall entgegen.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema einer Speichermatrix, bei dem die Erfindung anwendbar ist; es zeigt Schaltungen zum Einspeichern von Nachrichten in die Matrix und zum Lesen von darin gespeicherten Nachrichten,

F i g. 2 ein vereinfachtes Schema der jedem aktiven Kreuzungspunkt der Matrix zugeordneten vollständigen Schaltung,

F i g. 3 die Spannungen, die zum Einstellen, d. h. zum Speichern eines Binärsymbols »1« an einer Kreuzungsstelle, zum Rückstellen, d. h. zum Einspeichern eines Binärsymbols »0« an der Kreuzungsstelle und zum Lesen bzw. Abfragen des an einer bestimmten Kreuzungsstelle der Matrix gespeicherten Binärsymbols anzulegen sind,

F i g. 4 ein Schema zur Veranschaulichung dei verschiedenen Ströme, die an der betreffenden Kreuzungsstelle während des Einsteilens, Rückstellen unc Lesens eines Binärsymbols »1« fließen,

F i g. 5 eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines als Trennelement dienenden monostabilen bidirektionaler Schalterelements,

F i g. 6 eine Strom-Spannungs-Kennlinie eines als Speicherelement dienenden bislabilen Schalterelements

ίο im Zustand hohen Widerstandes (Sperrzustand). F i g. 7 die Strom-Spannungs-Charakteristik des bistabilen Schalterelements im Zustand niedriger Widerstandes (Leiterzustanr¹),

F i g. 8 eine Draufsicht auf einen Teil der in F i g. 1 schematisch gezeigten Spechermatrix,

F i g. 9 einen Querschnitt durch die gleiche Matrix entlang der Linie 9-9 in Fig. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt durch die gbiche Matrix entlang der Linie 10-10 in Fig. 8.

Gemäß F i g. 1 weist eine Speichermatrix 2 eine Reihe von einander unter rechtem Winkel kreuzenden A'-Leitern ΑΊ, Xl, ...Xn und K-Leitern Yl, Yl ... Yn auf, die sich in einer zweidimensionalen Darstellung zu schneiden scheinen, sich jedoch in cer Tal nicht berühren. Jeder A'- und K-Leiter ist an der Kreuzungsstelle oder in dessen Nähe mit einer Reihenschaltung aus einem speichernden bistabilen Schalterelement 4 bzw. M und einem monostabilen Schaltei element 6 bzw. T verbur.den. Wie bei den meisten Speichermatrizen ist die an j idem Kreuzungspunkl gespeicherte Nachricht vorzugsweise in Binärfoim d. h. in der Form einer »1« oder eir er »0«, was durch den Zustand des Speicherelementes a igezeigt werden kann. Bei Magnetkernmatrizen bestimmt der jeweilige Magnetisierungszustand einer Magnetkernvorrichtung, ob an dem betreffenden Kreuzungspunkt dei Matrix eine »1« oder »0« gespeichert ist. Bei der Erfindung isi die binär verschlüsselte Nachricht an jedem Kreuzungspunkt dadurch bestimmt, ob sich das speichernde Schalterelement 4 an diesem Kreuzungs.mnkt in einem Zustand niedrigen Widerstandes oder hohen Widerstandes befindet, denen ein Zustand »1« bzw. ein Zustand »0« des Binärsystems zugeordnet ist. Die Zuordnung ist willkürlich; im vorliegenden Fall sei die »1« dem Zustand niedrigen Widerstandes und die »0« dem Zustand hohen Widerstandes zugeordnet. Das monostabile Schalterelement 6 isoliert jeden Kreuzungspunkt von den übrigen Kreuzungspunkten.

Jeder A'-Leiter Xl, Xl ... Xn ist mit einem der Enden eines Satzes von drei parallelen Schaltern 8. 8' und 8" verbunden (und zu diesen Bezugszeichen treten noch zusätzliche Bezugssymbole hinzu, die dei dem betreffenden ΛΓ-Leiter zugeordneten Nummei entsprechen), und die anderen Enden der Schalter 8, 8', 8" sind an den Einstell-, Rüskstell- und Leseleitungen 11, H' bzw. 11" angeschlossen. Die Einstellleitung 11 ist über einen Widerstand 12 mit einei positiven Klemme 14 einer Gleichspannungsquelle Ii verbunden, die eine Spannung von Vl (in Volt) liefeit. Die negative Klemme 14' der Gleichspannungsquelle 16 ist an Masse 20 gelegt (geerdet), so daß die Spannung der Klemme 14 + Vl (in Volt) beträgt. Die Rückstelleitung 11' ist über einen verhältnismäßig kleinen Widerstand 22 mit der positiven Klemme 24 einer Gleichspannungsquelle 26 verbunden, deren negative Klemme 24' an Masse 20 liegt. Die positive Klemme 24 liefert eine Spannung von + Vl (in Volt) über Erdpotential. Die Leseleitung 11' ist über einen

'•«SS»

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 F-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. y-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 _Jo Schalterelements 6 überschreiten, da angenommen

positive Klemme 32 bei 20 geerdet ist. Die negative 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 Schalterelemenl 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-Annahme, daß der Widerstand dieser Vorrichtungen gestellt. Dementsprechend wird der mit der Rückin ihrem Zustand hohen Widerstandes dem Wert stelleitung 11' 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 hindurchehern, an die gewählten X- und K-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 das spei- begrenzende Widerstände, die die Stromstärke des chernde Schalterelement 4 eine Schwellenspannung durch das bistabile Schalterelement 4 hindurchfließen· von 20 V und das als Trennelement dienende Schalter- den Stromes während eines Einstell- oder Lesevorelement 6 eine Schwellenspannung von 1.5 V hat, ganges auf einem Wert unterhalb der Rückstell· sollte die durch das Schließen eines gewählten Paares 40 Stromstärke Ll halten.

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

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

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 in

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 geschlossei

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 einen; speichernden Schalter

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

sind jedoch im wesentlichen unterschiedlich. Am 50 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 gezi igtei

destens zehnmal, vorzugsweise aber tausendmal größer Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 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 di<

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 überschreiten, jedoch weniger al

mindestens etwas über 20 V, vorzugsweise im Interesse 20 V betragen. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Aus

größter Verläßlichkeit von einigen Volt über 20 V an 60 führungsbeispiel betragen sowohl die Lesespannuni

die gjwählte Reihenschaltung angelegt wird (Fig. 3). als auch die Rückstellspannung etwa mitten zwischei

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

wird. mit 35 V angenommen wurde, beträgt die Lieferspai

ι»

Wenn hier die Widerstandsweite der „ , mono'Labilen Schallerelemente 6 ist das Mated I der

und bistabilen Schalter^ in"n ΐnS ÄÄ .^Scha'f'emente 4 derart ausgebet,

hohen Widerstands im wesentlichen untersch edhch s RinH η ΐ ^rd"^Ung °^{der die örliich be}8^renzte

sind, treffen auch hier wiederum die m pig 3 ange dnΑΪΓρ?!? •^veri.^{nderber ist}' ^{so daß} '™^destens

gebenen Spannungsniveaus nicht zu. Wenn beispiels- herse eHt L H μ ·/""".,^quasi P^{ermaneilten Weise}

we.se der Widerstandswert jedes monostabilen Scha - fähfgt f _d« Maw" Γ Γ" ^"Υ °^{iC Leit}"

tenements 6 in dessen Zustand hohen Widerstands 2„,nL ^? " ^drastIsch g^eändert

einhundertmal größer ist als der Widerstandswert des io dem M ■ , ^e'" °^{der mehrere leitende Pfade in}

zugeordneten bistabilen Schalterelements 4 i7dessen Saß F Tl ™™?™ ^U"^{d darin als} Le^ustand

Zustand hohen Widerstands, darf verständlicherweise freuende PfTf-? 'T^' ^{DieSCr mindestens}

die anzulegende Spannung, die gebraucht wird um TZ , κ , ^{kann durch einen} Stromimpuls im

beide in Reihe geschalteten S?halterelem?n te Γ pf! i . T ^{den urs}P^rü»güchen Sperrzustand von

ihrem Zustand hohen Widerstands in ihren Zustand ,, Fin _f ^ZU™^ck S^ebracht werden,

niedrigen Widerstands umzuschalten lediglich die f ir ^{ypischer Bereich} niedriger Widerstandswerte

Schwellenspannung des speichernden, bistabilen Schal- hifi ^^onos*^ab.^ilcs Schalierelemcnt 6 reicht von

tenements 4, nämlich bei dem fraglichen Beispiel 20 V standsweS Z T ^typisc!^^{er Bereich hoher Wider}"

nicht überschreiten, da bei Anschalten einer Spannung E_1n "tlZcL « ? ^re'^{cht VOn 10 bis 100}° ^ΜΩ" von 21 V nur um weniges weniger als 21 V an das ₂₀ ein !? ί'ΐ' «"edriger Widerstandswerte für

monostabile Schalterelement 6 angelegt werden und on eTenfa'lls Γη 'f.n" ^{Sckalterelement 4 reicht}

wenn dieses in semen Zustand niedrigen Widerstands hoher WSi ♦ ? ^{l Und ein} frischer Bereich

umschaltet, im wesentlichen die volle Spannung von 0^«?^ ^{desSelben reicht ebenfalIs}

21 V an dem bistabilen Schalterelement 4 zu: Wirkung i_{m R}I · 1°°? ^M}¹

gelangt. Auch in einem solchen Fall braucht die a₅ d« UraSl Schalterelemente 4, 6 erfolgt

Lesespannung bei einem Lesevorgang nur weniger als 7,Tm 7 J ^{vom Zust}and hohen Widerstandes

die Schwellenspannung des bistabilen Schalte e£ Z J-Tt "'^"^" ^Widerstandes und umgekehrt

ments 4, nämlich weniger als 20 V zu betra Z _t,^{wesent Ichen} augenblicklich und tritt vorzuesweise

gen· ^tra Ξ??? ^ein*> «der mehrerer Pfade zwischen den Wen-, in einem bestimmten speichernden bistabilen 30 He»e7dfn%S^¹*™¹™ zut, die an den gegenüber-

Schalterelement 4 eine »!«des Binärcodes gespeichert betreffenden hI?" ^F"^{meS b2W}' ^{der Schicht deS} ist, hat das Anlegen einer Lesespannung an die betref a?,c H^aIbleitermateriaIs angelegt sind, fender1 ΛΤ- und K-Leiter oberhalb der Schwellenspan- ereiiS?" ^Betrachtun8 ^d^ F i g. 5 und 7 dürfte nung des zugeordneten monostabilen, als Schwellen- IT , ' ^{aß im} Zustand niedrigen Widerschalter wii kenden Schalterelements 6 zur Folge daß « ςι-r« 1 ·* · ^sP^eichernden Schalterelements 4 die ein nennenswerter Strom durch den in Reihe mit der „ΓΓ^ '^{m wesentlch}en dem Ohmschen Gesetz Leseleitung 11" geschalteten Widerstand 28 fließt X c» ^daß„^mit zunehmendem Spannungsabfall die Wenn sich andererseits das gewählte speichernde 7„„i_m T 1 ^des "'"durchfließenden Stromes Schalterelement 4 im Zustand hohen Widerstandes ίνοΤ^Η^κ^"^", ^{Fällen ist} J^edoch beobachtet befindet, ist die Lesespannung nicht hoch genug um 40 die St™ 1 ^verhaltnismäßig hohen Stromstärken dieses Speicherelement in den Zustand niedrigen Wider- JLTJtTu "^{g durch das} speichernde Schalterstandes umzuschalten, so daß im wesentlichen kein min«»μ η^{ei e}l^{nem im wese}"tlich konstanten Span-Strom durch den Widerstand 28 fließt. Dement- Κι« ΐ S^BU °^{bwohl sie bei} niedrigeren sprechend ist ein Lesestromkreis 40 vorgesehen der lE Ι\^α™ Ohmschen Gesetz folgt. Zum den Spannungsabfall über den Widerstand 28 abfühlt ₄₅ SdwS °^{n bleibt bci den} monostabilen und auf d.ese Weise bestimmt, ob sich der gewählte leiten η T" ^der Spannungsabfall über einen Kreuzungspunkt im Zustand »1« oder »0« des Binär- knnsW ^V°^{n Strom}stärken im wesentlichen systems befindet. lunsiant.

Die Schallerelemente 4, 6 sind schichtförmig ins- element?"^rücks^^halten eines speichernden Schalterbesondere als Filmaufträge auf einem isolierenden ₅o fn S 7n«^UM^mu^{Zustand niedri}gen Widerstandes

Tragerkorper42 ausgebildet, da in einem solchen herSirfrZ 5^{Ohen Wide}"tandes kann dadurch

Fall die Herstellungskosten äußerst gering gehalten von der ^⁶"' ^{daß ein} Rückstell-Stromimpuls

werden können und die Speicherkapazität (Speicher- danihS κ ?^enannl^{en R}ückstellstromstärke L1 oder

dichte) äußerst hoch ist. ^P JSnTn^·⁶¹"" ^f^annung ^terhalb der Schwellen-Derartige Filme bestehen aus einem im wesentlichen 55 255 7,L ι?" ^Elements durch dasselbe geschickt

ungeordneten und allgemein amorphen Halbleiter- dement « H ^{ter8Chied VOm m}°n<>stabilen Schalter-

matenal im Zustand hohen und niedrigen Wider- Wide« _a'η κ,Τ ^S° ^lanS^{e im Zust}a"d niedrigen

Standes Das Material hat eine örtliche Ordnung und obeS- "'^ ^W'^{C der hind}urchfließende Strom

eine örtlich begrenzte Bindung und ist so hergestellt, ströme! ,£"^er "^a'^testro™tärke bzw. eines Schwellendaß jedes Bestreben, diese örtliche Ordnung oder^ 60 „ Ξ 5 ^bl^{eibt das} speichernde Schalterelement 4

diese örtlich beschränkte Bindung zu verändern, bei wenn ^, ^ ^Zu _a ^stand niedrigen Widerstandes, selbst

Änderungen zwischen dem Zustand des hohen und und die« η T"¹ "o ^{durch diese} unterbrochen wird

dem des niedrigen Widerstandes auf ein Mindestmaß Tst bis aW. ⁸ ^^{ε S}P^annunS beseitigt wird, d. h., es

begrenzt ist. In manchen Fällen können für das P i J,5 U- ,«

monostabile Schalterelement 6 jedoch Halbleiter- 6_S Ausffihnm?f ^Zd|^{en die bev}orztigteste körperliche

materialien verwendet werden, die im Sperrzustand Sin! η T, ^{dei S}P^ei^ermatrix gemäß der

kristalim sind. Typische Strom-Spannungs-Kennlinien den Trä J" £* ^Matrizeneinheit weist einen isolieren-

dieses monostabilen Schalterlements 6 sind in F i g. 5 Μ»ι«^?Γ»^ΟΓρΓ,^{42 aus einem} elektrisch isolierenden

S Material auf, auf dem vor allem im Siebdruckverfahren

die im Abstand voneinander liegenden parallelen /-Leiter aufgeblacht sind. An jedem Punkt entlang jedes /-Leiters, an dem ein A'-Leiter kreuzen soll, ist eine Isolierschicht 44 aufgebracht, die sich über die volle Breite des betreffenden /-Leiters erstreckt. Die A'-Leiter werden dann vor allem wieder im Siebdruckverfahren in im Abstand voneinander liegenden parallelen Bändern derart angebracht, daß sie über die Isolierschichten 44 verlaufen und jeglicher elektrisch leitender Kontakt mit den /-Leitern an den Kreuzungspunkten vermieden wird.

An jedem Kreuzungspunkt wird ein bistabil speicherndes Schalterelement 4 als Film in dem Bereich zwischen den benachbarten /-Leitern und das zugeordnete monostabile Schalterelement 6 ebenfalls als Film im Bereich zwischen den benachbarten ^-Leitern aufgetragen (die Anordnungsorte der Schalterelemente 4, 6 an jedem Kreuzungspunkt können natürlich vertauscht werden). Urn bei einer solchen Vorrichtung eine zweckmäßige Leitfähigkeitscharakteristik zu gewährleisten, empfiehlt es sich, den Stromfluß jederzeit, wenn ein Element Strom leitet, auf den gleichen Bereich, vorzugsweise auf den gleichen Pfad oder Faden des Halbleitermaterials zu beschränken. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß der Figur eine Isolierschicht 46 über jedem Leiter in dem Bereich zwischen einem benachbarten Paar von /-Leitern aufgetragen wird. Jede Isolierschicht 46 hat eine Pore oder ein kleines Loch 48, so daß nur ein kleiner Teil der Außenfläche jedes A'-Leiters für die Aufbringung des schichtförmigen speichernden Schalterelements 49 freiliegt, so daß als nächstes eine solche Schicht des die speichernde Schalivorrichtung bildenden HaIbleitermateriah oberhalb und in jedem Loch 48 niedergeschlagen werden kann und das Halbleitermaterial mit dem A'-Leiter über einen sehr schmalen Bereich in Berührung steht. Beispielsweise kann die Breite jedes Loches und somit der besprochene Bereich der Berührung bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Bereich zwischen 10 und 100 μηι liegen.

In ähnlicher Weise wird eine Isolierschicht 46' auf

ίο jeden /-Leiter in dem Bereich zwischen jedem Paar benachbarter A'-Leiter aufgebracht. Diese Isolierschicht 46' ist ebenfalls mit einer Pore oder einem kleinen Loch 48' ausgestattet, in das anschließend ein schichtförmiges monostabiles Schilterelement 49' aufgetragen wird. Beide Schalterelementschichten 49, 49' sind durch eine als Kopplungsleiter 50 dienende Schicht aus leitfähigem Material hintereinandergeschaltet, das insbesondere wiederum im Siebdruckverfahren in einem Band aufgetragen ist, das sich zwischen den äußeren freien Flächen der Halbleitermaterialien erstreckt, die je ein aus einem monostabilen Schalterelement 6 und einem speichernden, bistabilen Schalterelement 4 bestehendes Paar bilden.
Aus der obigen Beschreibung geht hei vor, daß die Erfindung den Aufbau vollständiger Schaltungsanordnungen durch einfaches Anbringen von Filmaufträgin beispielsweise auf einer Seite eines Trägerkörper.; aus isolierfähigem Material ermöglicht, so daß komplette Schaltungen in einfacher Weise billig durch automatische Maschinen der Massenproduktion herstellbar sind, obwohl im Gegensatz zum Stand der Technik die Zahl der Anwendungsmöglichkeiten wesentlich vergrößert ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

£L 19 54 93S ζ) die A'-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- bzw. ^-Leitern Speichermatrix, die eine Gruppe von in Reihen 5 je an den Kreuzungsstellen eine als bisiabiles

angeordneten JT-Leilern. eine Gruppe von in Schalterelement (4) dunende Hai bleiterschicht (49)

Spalten angeordneten K-Leitern, jeweils an einer angeordnet und diese Halbleiterschichten (49, 49')

Kreuzungsstelle mit einem Leiter einer dieser mitteis 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-

Überschreitcn 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- K-Leitern von einer Isolierschicht (48,48') um-

stands 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-Schalterelementen mindestens deren Schwellen- anordnung mit einer elektrischen Speichermatrix, die spannung erreicht, mit einer Leseeinrichtung, die eine Gruppe von in Reihen angeordneten A'-Leitern, einen Lesestrom erzeugt, mit dem der jeweilige eine Gruppe von in Spalten angeordneten X-Leitern, Zustand der Schalterelemente abfragbar ist, und 25 jeweils an einer Kreuzungsstelle mit einem Leiter mit einer Löscheinrichtung, die einen Löschstrom einer dieser Gruppen verbundene, zum Speichern erzeugt, der mindestens den zum Löschen des dienende, halbleilende, bistabile Schalterelemente, betreffenden Schalterelements erfordeiliehen Strom- die bei Üoerschreiten einer Schwellenspannurg vom impuls verursachen kann, dadurch gekenn- Zustand hohen elektrischen Widerstands plötzlich in zeich net, 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 Schwellenatromes 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 Schalterelementen mindestens Schwellenspannung als die monostabüen Schalter- deren Schwellenspannung erreicht, mit einer Leseelemente (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, daß 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.