DE2129166A1

DE2129166A1 - Halbleiterspeicher

Info

Publication number: DE2129166A1
Application number: DE19712129166
Authority: DE
Inventors: Kenji Kodaira Imaizumi Ichiro Hotta Atsuo Kokubunji Taniguchi, (Japan) P
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-06-12
Filing date: 1971-06-11
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2107981B1; DE2147833B2; US3745540A; DE2147833A1; FR2107981A1; NL7108048A; DE2129166B2; NL7113168A; GB1365727A

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher, insbesondere eine Speicherzelle, die zwei Mehremitter-Transistoren verwendet.

Speicherzellen mit zwei Mehremitter-Transistoren nehmen äußerst wenig Raum in einer integrierten Schaltung ein, so daß sie zum Aufbau eines Halbleiterspeichers großer Speicherkapazität sehr geeignet sind.

Bei den bekannten Speicherzellen aus Mehremitter-Tran-'Sistoren ist jedoch die Kollektorlast als einen konstanten Widerstandswert aufweisend ausgeführt. Daher bewirkt eine beabsichtigte Erhöhung der Geschwindigkeit des Speicherbetriebs durch Erhöhung des Zellenstroms Ip in der Speicherzelle, wenn diese angesteuert ist, zu einem erhöhten Zellenstrom I_grn im nicht angesteuerten Zustand, so daß die Leistungsaufnahme erhöht wird. In einer typischen statischen MOS-Speicherzelle kann das Stroraverhältnis ^p/lg-jv erhöht werden, indem die Lastimpedanz der Zelle zwischen Werten für den angesteuerten und den nicht angesteuerten Zustand

81-POS 254i8-Hd-r (7)

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geschaltet wird. Mit derartigen Speicherzellen ist es möglich, eine geringe Leistungsaufnahme und eine verhältnismäßig hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Speichers zu erreichen.

Es ist auch bereits in Erwägung gezogen worden, das

Stromverhältnis Ι_/ΐ_οαΛ einer Speicherzelle mit zwei Mehr-

H. öl

emitter-Transistoren zu erhöhen, indem der Kollektorlastimpedanzwert der Zelle zwischen Werten für den angesteuerten und den nicht angesteuerten Zustand geschaltet wird. Das erfordert jedoch das Einspeisen eines Adressenimpulses mindestens in den gemeinsamen Emitteranschluß der Speicherzelle. Daher muß im angesteuerten Zustand der Speicherzelle mindestens einer der paarweisen Emitter, die an die entsprechenden Bitleitungen angeschlossen sind, Strom führen. Das ist ein Nachteil, da es unmöglich ist, die Leistungsaufnahme in der Schaltung genügend zu reduzieren, die einer Matrix zugeordnet ist, die aus diesen Speicherzellen aufgebaut ist, wie weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 10 erläutert werden wird

Bei manchen bekannten Speicherzellen der eingangs genannten Art werden Adressenimpulse auch in die Kollektoranschlüsse eingespeist, um eine niedrige Kollektorimpedanz der Zelle zu gewährleisten, wenn der Adressenimpuls dem gemeinsamen Emitteranschluß zugeführt wird. Das erfordert jedoch eine komplizierte zusätzliche Schaltung für die Speicherzellenmatrix wegen der beiden Ansteuerpunkte für jede Speicherzelle.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine bipolare Speicherzelle anzugehen, die die erwähnten Schwierigkeiten überwindet. Insbesondere soll ein Halbleiterspeicher geschaffen werden, der eine oder mehrere Speicherzellen verwendet, .deren

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jede durch Einspeisen eines Adressenimpulses in deren Kollektoren angesteuert wird, um mit hoher Geschwindigkeit bei niedriger Leistungsaufnahme zu arbeiten.

Die erfindungsgemäße Speicherzelle besteht im wesentlichen aus zwei Mehremitter-Transistoren, die jeweils aufweisen eine Basis, einen Kollektor, der mit der Basis des
anderen Transistors bzw. einer Kollektorspannungsquelle über ein Bauelement mit umschaltbarem Impedanzwert (kurz Schaltimpedanzelement genannt) verbunden ist, sowie mindestens
zwei Emittern, von denen mindestens einer an den entsprechenden Emitter des anderen Transistors und gemeinsam an einen Emittervorspannungsanschluß über eine Serienimpedanz angeschlossen ist, während die übrigen Emitter mit der äußeren Schaltung verbunden sind, wobei der Impedanzwert des Schaltimpedanzelements zwischen Werten für den angesteuerten und den nicht angesteuerten Zustand der Speicherzelle geschaltet wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert« Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild zur Erläuterung des Erfindungsgedankens ;

Fig. 2 ^. und 2 b Spannungs- und Stromverläufe zur Erklärung des Betriebs der Schaltung von Fig. 1;

Fig. 3 und k grundsätzliche erfindungsgemäße Schaltungsausführungen, die von der in Fig. 1 verschieden sind;

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Fig. 5-9 einen Teil von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung; und

Fig. 10 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung»

Figo 1 dient der Erläuterung des Erfindungsgedankens. Eine Speicherzeire M hat zwei Mehremitter-Transistoren T₁ und Tp, die jeweils hier beispielsweise zwei Emitter aufweisen«, Die Kollektoren der Transistoren T. und T₂ sind an zugehörige Schaltimpedanzelemente Z.,., bzw. Z__o als Lasten angeschlossen, die ihrerseits gemeinsam mit einem Kollektorvorspannungsanschluß C₁ verbunden sind. Der Kollektor der beiden Transistoren T₁ und T„ ist jeweils mit der Basis des anderen Transistors verbunden. Die Transistoren T₁ und Tp sind durch zugehörige erste Emitter untereinander und mit einem Emittervorspannungsanschluß E₁ über ein Impedanzelement Z™ und durch zugehörige zweite Emitter mit zugehörigen Schreib/Lese-Verstärkern S₁ und S₂ verbunden, die noch genauer beschrieben werden. Die zweiten Emitter sind auch mit ähnlichen zweiten Emittern von mehreren Transistoren
verbunden, die andere Speicherzellen in einer nicht abgebildeten Matrix bilden.

Der Schreib/Lese-Verstärker S₁ hat zwei Transistoren T„ und T^, deren Emitter gemeinsam an den zweiten Emitter des Mehremitter-Transistors T₁ der Speicherzelle M und an einen Emittervorspannungsanschluß E₂ über einen Widerstand RgR angeschlossen sind, um den Lesestrom in der Speicherzelle M zu bestimmen. Ähnlich hat der Schreib/Lese-Verstärker S„ zwei Transistoren T- und T^, deren Emitter gemeinsam

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an den zweiten Emitter des Mehremitter-Transistors T~ der Speicherzelle M und an einen Emittervorspannungsanschluß E_ über einen Widerstand R^p angeschlossen sind, um den Lesestrom in der Speicherzelle M zu bestimmen. Die Transistoren T„ und T. sind mit ihren zugehörigen Kollektoren über entsprechende Widerstände R-m an entsprechende Kollektorvorspannungsanschlüsse C₂ und C, angeschlossen. Ausgangsanschlüsse O₁ und Op sind ebenfalls mit den Kollektoren der Transistoren T~ und T- verbunden. Eine Bezugsspannung V_™ ist an die Basen B₁ und B₂ der Transistoren T~ und T. angelegt. Eingangs signale V^₁ und.V™, die einzuschreibende Information tragen, werden den Basen B„ und Bjl der Transistoren Tk und T^ zugeführt. Die Transistoren ™ Th und Tg sind mit ihren Kollektoren an zugehörige Kollektorvorspannungsanschlüsse Ck und C_ angeschlossen, die mit den Anschlüssen C₂ und C„ gegebenenfalls verbunden sein können, was jedoch nicht zwingend ist.

Fig. 2 erläutert den Betrieb der Schaltung von Fig. 1. Die Emittervorspannung V-^ wird gemäß Fig. 2a als konstant angenommen. Für die selektive Ansteuerung der Speicherzelle wird angenommen, daß die Kollektorspannung V«« einen niedrigen Pegel während des nicht angesteuerten Zustande S der Speicherzelle und einen hohen Pegel während' des angesteuerten Zustande S der Zelle hat. Während des nicht angesteuer- J

ten Zustande S_ sind die Koll-ektorspannungen V₀₁ und V-,_o η ■ ■ w ι \j/z

der Transistoren T₁ und T. (V_.. > V__, wenn der Transietor T₂ Strom führt) niedriger als die Referenzspannung V.^™, die den Basen B₁ und B₂ der Schreib/Lese-Verstärkertransistoren zugeführt wird.. Daher fließt in diesem Zustand kein Strom durch den zweiten Emitter des Transistors 2, so daß der Strom I™,der durch ,den Widerstand R_ER im Schreib/Lese-Verstärker 2 fließt, vom Strom durch den Widerstand R_„ und

OxC

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den Transistor T,, allein gebildet wird, wobei die Ausgangs spannung V_0UT am Ausgangsanschluß Op am Kollektor des Tran sistors T- einen niedrigen Pegel gemäß

^V0UT ^{= V}CC " ⁰^ * ¹¹CR-¹ER (1)

annimmt; dabei ist O^ der Stromverstärkungsfaktor des Transistors Tj. mit geerdeter Basis. Ähnlich nimmt die Spannung am Ausgangsanschluß Oj am Kollektor des Transistors T_ einen niedrigen Pegel an.

Wenn die Speicherzelle M in ihren angesteuerten Zustand S gebracht wird, d. h. , wenn die Spannung V_,_ am An-

r KjKj

schluß C₁ auf einen hohen Pegel geschaltet wird, fließt kein Strom durch den Anschluß 1, da die Kollektorspannung V₀₀ am Transistor T„ niedriger als die Referenzspannung V„_EF ist, jedoch wird die Kollektorspannung V_C1 am Transistor T₁ höher als die Referenzspannung V_HEp» so daß ein Strom I_R durch den Anschluß 2 fließt. Der so verursachte Strom I_, ist im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Kollektorstrom I_c und dem Emitterstrom I_ß in den Transistor Tg. Venn der Strom I„ durch den Widerstand R_„ fließt, wird der

K £K

Strom durch den Widerstand R_CR verringert, um die Ausgangsspannung Vf)_TT— am Ausgangsanschluß 0- zu erhöhen. Infolgedessen wird.eine Information "1" gelesen. Da andererseits der Transistor T₁ gesperrt bleibt, bleibt die Ausgangsspannung V_OTJT am Ausgangsanschluß O₂ des Verstärkers S₁ auf einem niedrigen Pegel bei einer Änderung der Kollektorspannung

Im nicht angesteuerten Zustand S der Speicherzelle zeigen die Schaltimpedanzelemente Z„* und Z_₂ hohe Impe-

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danzwerte (einschließlich dem Fall Z_. = Z__o), um den KoI-lektorstrom Ι_ςτ auf einen sehr niedrigen Pegel zu begrenzen, so daß die Leistungsaufnahme klein gemacht wird.

Andererseits ist im angesteuerten Zustand S die Impedanz der Schaltimpedanzelemente Ζ_ηΛ und Z„,_o niedrig, so daß der Pegel des Lesestroms I_R sehr hoch gemacht wird. Datier -kann die Speicherzelle eine hohe Speichergeschwindigkeit gewährleisten. Im allgemeinen können die Schaltimpedanzelemente Z_ni und Z_no verschiedene Impedanzwerte zeigen, wenn die Speicherzelle gespeicherte Information hält, d. h., wenn die Speicherzelle eine Quellenspannung empfängt. Da der Impedanzwert der Schaltimpedanzelemente Z^₁ und Z_no bei i Ansteuerung der Speicherzelle verringert wird, kann die Schaltgeschwindigkeit des Übergangs zwischen dem angesteuerten Zustand und dem nicht angesteuerten Zustand erhöht werden. Zusammenfassend ist also zu sagen, daß der Betrieb der Speicherzelle hinsichtlich Leistungsaufnahme und Betriebsgeschwindigkeit beträchtlich verbessert wird.

In der Grundschaltung der ,erfindungsgemäßen Speicherzelle von Fig. 1 werden die Impedanzwerte der Schaltimpedanzelemente, die an die Kollektoren der Transistoren T₁ und T₂ angeschlossen sind, zwischen dem nicht angesteuerten Zustand und dem angesteuerten Zustand geschaltet, so daß der Speicherzellenbetrieb im Vergleich zum bekannten Stand der \ Technik bedeutend verbessert wird.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Speicherzelle, wobei ein Koppelimpedanzelement Ίι_ηη zwischen die Kollektoren der Transistoren T„ und T„ ιί~> 1 2

geschaltet ist, um eine Sättigung der Transistoren zu verhindern und die Amplitude des Adressenimpulses zu verringern.

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Der Impedanzwert des Koppelimpedanzelements Z__ kann fest oder variabel sein.

Fig. h. zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Speicherzelle, wobei Schottky-Sperrschicht-Dioden D₁ und Dp zwischen den Kollektor und die Basis der Transistoren T₁ bzw. T_ geschaltet sind. Obwohl diese Schaltung verhältnismäßig schwierig zu realisieren ist, verhindert sie wirksam "eine Sättigung der Transistoren T₁ und Tp„ Sie arbeitet nach denselben Prinzipien wie die Schaltung von Fig. 1.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. In Fig. 5 und in den Fig. 6-9 sind Bauelemente, die Bauelementen in Fig. 1 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. In dieser Schaltung ist ein hochohmiger Widerstand R_n1 parallel zu einer Serienschal-

O I

tung einer Diode D₁₁ und eines niederohmigen Widerstands ^RO2 §>^escnaltet, wobei diese Bauelemente das Schaltimpedanzelement Z_n in Fig. 1 bilden, während ein anderer hochohmiger Widerstand R^₁ parallel zu einer Serienschaltung einer Diode D₁₂ und eines anderen niederohmigen Widerstandes R„₂ geschaltet ist, wobei letztere Bauelemente das Schaltimpedanzelement Z_₂ in Fig. 1 bilden. Ein hochohmiger Widerstand R__E bildet das Impedanzelement Z„_E in Fig. 1, Ein Widerstand R_n,, entspricht dem Koppelimpedanzelement Z_nn

O_5 OO

zur Verhinderung der Sättigung in Fig. 3· Der Widerstand R_„ kann jedoch weggelassen werden.

In dieser Schaltung werden die Kollektorspannung V_n-,

die Emitterspannung V__, die Widerstandswerte der Widerstände Rq₁, ^Rc2' ^CI ^un<^ ^EE ^un(* ^^^{e D}i-°d^enlcennlinien der Dioden D₁ und D₁₂ so gewählt, daß im nicht angesteuerten

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Zustand der Speicherzelle die Dioden D . und D₁₂ gesperrt oder nahezu gesperrt sind, d. h. die Spannungen an den Dioden D und D₁₂ unterhalb der Schwellenspannung liegen, während im angesteuerten Zustand entweder eine der Dioden D₁ und D oder beide Strom führen, d. h. die Spannung an entweder der einen oder beiden der Dioden D₁₁ und D₁₂ über der Schwellenspannung liegt. Damit wird im nicht angesteuerten Zustand der Kollektorstrom Iq_T auf einem niedrigen Pegel gehalten, der durch die hochohmigen Widerstände R₄-,,, R„_ und R„,, bestimmt ist, während im angesteuerten Zustand

KjC. JSJ!/

ein großer Lesestrom I_n entsprechend der Vorwärtskennlinie

Jx

der Dioden D₁ und D₂ und dem niederohmigen Widerstand R_p2 \ in die Schaltung fließt.

Die Spannungs- und Stromverläufe im nicht angesteuerten und angesteuerten Zustand der Speicherzelle sind grundsätzlich dieselben wie in Fig. 2a und 2b gezeigt.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In dieser Schaltung ersetzt ein Mehremitter-Transistor T^₁ die Dioden D₁₁ und D₁₂ des vorhergehenden Ausführungsbeispiels von Fig. 5· Eine Steuerspannung, die an einem Basisanschluß 3 des Transistors T^₁ angelegt ist, besorgt das Schalten zwischen dem hochohmigen Widerstand R-,., a und dem niederohmigen Widerstand R„_o für den nicht ange-

Kjd

steuerten und den angesteuerten Zustand. Die am Basisanschluß 3 angelegte Steuerspannung ist daher so bemessen, daß der Transistor T .. während des nicht angesteuerten Zustande gesperrt ist und während des angesteuerten Zustande Strom führt. Die am Kollektoranschluß C angelegte Kollektorspannung V„„ kann entweder fest oder variabel sein. Wenn sie variabel ist, kann der Kollektoranschluß C₁ mit dem Basis-

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nc

anschluß 3 verbunden sein. In diesem Fall ist der Kollektor des Transistors T^₁ mit einer gesonderten Gleichstromversorgung verbunden. Der Mehremitter-Transistor T„ in diesem Ausführungsbeispiel kann anstelle der Dioden D₁ und D₁₂ von Fig. 5 verwendet werden.

Figo 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Aus-führungsbeispiel bildet eine Serienschaltung aus einem hochohmigen Widerstand R₀- und einem niederohmigen Widerstand R„^ mit einer parallel zum Widerstand R₀- liegenden Diode D₁- das Schaltimpedanzslement als die Kollektorlast des Transistors T₁, während eine andere Serienschaltung von ähnlichen Bauelementen und einer Diode Dw- parallel zum Widerstand R_„ das Schaltimpedaiiselement als die Kollektorlast des Transistors T„ bildet*

Die Sclialtungsparaaeter dieser Schaltungen sind so gewählt, daß im nicht angesteuerten Zustand die Dioden D₁„ und Dw- gesperrt oder nahezu gesperrt 3ind, während iia angesteuerten Zustand entweder eine oder beide der Dioden 3 _ς und D₁/- Strom führen. Auf diese Weise wird der Strom is nicht angesteuerten Zustand durch R_rc- + K_r/- "= R--(wegen R_o_ y&. R₀^r) bestimmt, während der Strom im angesteuerten Zustand durch die Dioden D₁- und D₁^ und den niederohmigen Widerstand R₀,- festgelegt wird. Die Speicherzelle dieses Ausführungsbexspiels arbeitet daher in derselben Weise wie die Speicherzellen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.

Fig. 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ist eine Schaltung, bestehend aus parallelen Widerständen R₀₁ und R_nn so-

Ol O /

wie mehreren Dioden D₁₁, D₁₂, ... D , die verteilt zwischen den parallelen Widerständen R₀₁ und R_o_ angeordnet sind,

O 1 . O /

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als das Schaltimpedanzelement in Form der Kollektorlast des Transistors T₁ vorgesehen, während eine ähnliche Schaltung, die aus ähnlichen parallelen Widerständen R und

R_r7 und mehreren Dioden Dpi» ^D?2' ^^-* -⁰Q besteht, das Schaltimpedanzelement als die Kollektorlast des Transistors T₀ darstellt. Die Widerstände R-,_ sind an einem Ende <£ ο /

mit dem Kollektor der entsprechenden Transistoren T₁ bs;w.

T und dem anderen Ende mit den entsprechenden Dioden D. .. bzw, Dp verbunden.

In dieser Schaltung sind die Widerstandswerte, die Diodenkennlinien und die Pegel der angelegten Spannungen so gewählt, daß im nicht angesteuerten Zustand der Speicherzelle die meisten der Dioden D₁₁* D_1?i ..., D sowie D..,

gesperrt oder nahezu gesperrt sind, während

im angesteuerten Zustand mindestens eine der Dioden, die dem Kollektoranschluß C₁ am nächsten liegen, d. h„ eine oder beide der Dioden D₁ und D₉₁, Strom führen.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 9 werden die Transistoren T₁₁, T₁₂, ..., T_1n und T₂₁, T₂₂ T_2n anstelle

der Dioden D₁₁, D₁₂, 111, D_1n sowie D₃₁, D₃₂, ··*, D_2n ^im vorhergehenden Ausführungsbeispiel von Fig. 8 verwendet. Diese Transistoren sind mit ihren Kollektoren an entsprechende Anschlüsse 4 und 5 angeschlossen, die entweder mit ™ dem Anschluß C oder einer gesonderten Konstantsparinungsquelle verbunden sein können.

Das Schaltimpedanzelement, das Dioden wie in Fig. 8 oder Transistoren wie in Fig. 9 hat, die verteilt zwischen zwei parallelen Widerständen geschaltet sind, um verschiedene Impedanzwerte zu zeigen, benötigt nur äußerst wenig

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Platz, wenn es in eine integrierte Halbleiterschaltung integriert ist.

In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Emitterverbindung der Flipflop-Transistoren T und T~ mit dem Emittervorspannungsanschluß E über das Impedanzelement Z „ verbunden, so daß eine Speicherzelle mit Schaltlastimpedanzelementen, die durch ein Kollektoransteuerverfahren ansteuerbar sind, - gebildet v/erden kann. Wenn die Emitterverbindung über das Impedanzelement Z^„ mit dem Emittervor-

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Spannungsanschluß E₁ verbunden ist, ist es möglich_s einen Halbleiterdiffusionsbereich als Impedanzelement Z-^ zu verwenden. In diesem Fall kann die Metallfilmleiterbahn zwischen dem Emitterverbindungspunkt und dem Emittervorspannungsanschluß verringert oder weggelassen werden, so daß der Grad der Integration der integrierten Schaltung erhöht wird, was offensichtlich vorteilhaft ist.

Ein Speicher mit den oben beschriebenen Speicherzellen, die Schaltlastimpedanzelemehte haben, die durch Kollektoransteuerung ansteuerbar sind, hat den Vorteil einer geringen Leistungsaufnahme, was mit Speicherzellen eines ähnlichen Typs nur erreicht werden kann durch das Anlegen von Adressenimpulsen an der Emitterverbindung.

Fig_P 10 zeigt eine Speicherzellenmatrix, die den Vorteil geringer Leistungsaufnahme hat. Die Matrix besteht aus Speicherzellen M₁₁, ..., M₃₂; im allgemeinen sind η χ m Speicherzellen in einer Matrix vorhanden, wobei jedoch der Übersichtlichkeit wegen hier nur vier Speicherzellen abgebildet sind. Die Speicherzellen dieser Matrix sind eine Abwandlung der Speicherzelle von Fig. 6₀ Es versteht sich,

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daß auch andere Speicherzellen verwendet werderi können,, Bezugszeichen AD. und AD₂ bezeichnen X-Adressenleitungeü,¹ Bezugszeichen DO , D , D und D „ Zifferleitungen, und schließlich Bezugszeichen J_nri und J^₁ Stromquellen zur Abgabe des Lese- oder Schreibansteuerstroms I_R«

Die Zifferleitungen D₀₁, D₁₁, D₀₂ und D₁₂ werden angesteuert durch Transistoren T^_n, Tr , T.„ und l·», deren Basis an zugehörige Y-Adressenanschlüsse angeschlossen ist, an denen eine Y-Adressenansteuerspannung angelegt wird. Die Speicherzellen M₁₁, M₁₂, M₃₁ und M_₂ werden angesteu- f ert, wenn die Ansteuerspannung an den entsprechenden der X-Adressenleitungen AD₁ und AD„ und am entsprechenden dar Y-Anschlüsse Y₁ und Y„ auftritt. Der Referenzpegel der Y-Adressenansteuerspannung, die an den Basisarischlüssen Y₁ und Y_ für die entsprechenden Paare von Y-Adressentransistoren T, , T. .. , T^₂, T. „ angelegt wird, wird durch die Spannung ν_ΏΏ bestimmt, die in die Basis eines Zwaiemitter-Transistors T. r eingespeist wird, von dem ein^Emitter mit dem Emitter der Transistoren T^₀ und T^₂ und der andere Emitter mit dem Emitter der Transistoren T. ,und ^-h.^ verbunden ist. Die beiden Emitter des Transistors T.. sind auch mit den entsprechenden Emittern von Transistoren T. ^ und J

T. s verbunden. Die Transistoren Tj,- und Tr^ dienen dazu, den Strom I„ daran zu hindern, von der Stromquelle J₀₀ oder J₀₁ in eine der ausgewählten Zifferleitungen paarweise in Abhängigkeit davon fließen zu lassen, ob die Basisspannungen V_w_ und V_W1 an den Transistoren T^ und T^/ größer oder kleiner als die Y-Adressenansteuerspannung ist, die am Y-Adressenanschluß Y₁ oder Y₅, angelegt wird. Transistoren T^_ und Tr0· bilden einen Leseverstärker, der den Speicherinhalt der angesteuerten Speicherzelle über seine KoIlektorausgangsspannungen V₀₁ und V₀₀ liest.

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Wenn Spannung hohen Pegels am Anschluß Y. und Spannung niedrigen Pegels am Anschluß Ύ anliegt, werden die Zifferleitungen D~ und D₁₁ paarweise angesteuert, wälir-end die Transistoren T. ₂ und T. „ gesperrt sind. Zu diesem Zeit punkt bleiben, wenn die Spannung hohen Pegels an der· X-Adressenleitung AD auftritt, die zweiten EmiLter in der Speicherzelle M gesperrt. Wegen der Emitterwiderstände R jeder Speicherzelle in der Matrix von Fig, 10 fülis-t jeweils nur einer der ersten Emitter eines Paars Strom, Daher ist zu sagen, cjaß selbst, wenn die zweiten Emitter in einer angesteuerten Speicherzelle gesperrt bleiben, der Speicherinhalt detr angesteuerten Speicherzelle nicht zerstört wird¹« In der üblichen Speicherzelle vom Emitter·- adressenansteuertyp würde, wenn beide Emitter bei Ansteuerung gesperrt blieben, der Speicherinhalt zerstört werden«, Erfindungsgemäß ist es wegen des Emitterimpedanzelements Z _ nicht notwendig, die Stromquellen J^.. und J₀₀ S^&- mäß Fig. 10 für jede Spalte in der Matrix vorzusehen. ISs ist also ersichtlich, daß die der Speicherzel1enmatris zugeordnete Schaltung vereinfacht und die LeistungsaufnalsEie des Speichers verringert werden kann.

Zur Verringerung der Kollektorimpedanz im angesteuerten Zustand einer Speicherzelle, die aus zwei Mehremittex*- Transistoren besteht, kann in Erwägung gezogen werden, Bioden zwischen dem KollektoransteuerSpannungsanschluß und die entsprechenden Kollektoren in der Zelle zu schalten« Auf diese Weise wird die Sättigung der Flipflop-Transistoiren verhindert. In einem derartigen Fall, wenn beide mit den entsprechenden Kollektoren verbundene Dioden leitend werden, werden die Kollektorpotentiale an beiden Seiten des Flipflops im wesentlichen gleich, so daß der Spei ehe rinlialt

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offensichtlich zerstört wird. Erfindungsgemäß sind die Impedanzschal tdiöden oder -transistoren in der Speicherzelle so angeordnet, daß die Kollektorlastimpedanzen von Null
verschiedene Werte annehmen, wenn beide Dioden oder Transistoren bei Ansteuerung der Zelle getriggert sind. Zum
Beispiel wird «in niederohmiger Widerstand in Serie mit
-der Diode oder dem Emitter des Transistors in der Kollektorlast geschattet. Dieses Merkmal ermöglicht eine Erhöhung ¹Cs Stromverheu tnisses I_n/l_oa, um mehr als das 1Ofache gegenüber bisher,

Obwohl xj, den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ge- % eignete Schaltangskombinationen von Widerständen und Dioden oder Transistoren als Schaltimpedanzelemente dienen, ist es ersichtlich, daß andere Halbleiterbauelemente wie ein Zweipol-Schaltimpedanzelement, z. B. ein PNP-E¹ ement,, und ein Feldeffekttransistor das Schaltimpedanzelement bilden können.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, wird erfindungsgemäß der Impedanzwert der Kollektorlasten der Flipflop-Transistoren in der Speicherzelle für den nicht angtsteuerten Zustand und den angesteuerten Zustand umschal+ »ar gemacht, so daß es möglich ist, die Lei- A stungsaufnahim der Speicherzelle während des nicht angesteuerten Zust -nds sehr stark zu verringern und die Arbeitsgeschwindigkeit durch Erhöhen des Le?.es troms während des angesteuerten Zustande zu erhöhen. Daher zeigt ein aus den erfindungsgemäßen Speicherzellen aufgebauter Halbleiterspeicher beträchtlich verbesserte Betriebseigenschaften.

In den obigen Ausführungsbeispielen ist davon ausgegangen w rden, daß die Kollektorvorspannung V.. lediglich

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,von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel und umgekehrt geschaltet wird, was aber so gesehen werden kann,
daß ein Adressensignal mit hohem und niedrigem Pegel der · Kollektorvorspannung mit konstantem Pegel überlagert wird.

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Claims

Patentansprüche

\JL Halbleiterspeicher, gekennzeichnet durch

a) mindestens eine Speicherzelle mit

(1) zwei Mehremitter-Transistoren (T₁, T„), die jeweils eine Basis, einen Kollektor und mehrere Emitter aufweisen, wobei die Basis und der Kollektor

des einen Transistors mit dem Kollektor bzw. der \

Basis des anderen Transistors verbunden sind, und wobei mindestens einer der Emitter jedes Transistors mit einem der Emitter des anderen Transistors verbunden ist;

(2) einem Emittervorspannungsanschluß (E..), an den eine konstante Emittervorspannung (V—™) anlegbar ist;

·. )(3) einem Emitterimpedanzelement (Z„_E), das zwischen dem Emittervorspannungsanschluß und den untereinander verbundenen Emittern" der Transistoren j liegt;

(4) einem Kollektorvorspannungsanschluß (C-), an den eine Kollektorvorspannung (V_cc) anlegbar ist; und

(5) zwei Schaltimpedanzelementen (Ζ«, , Z„^,) , die

• - \j\ Kitt

jeweils zwischen den Kollektorvorspannungsanschluß und einen der Kollektoren der Transistoren geschaltet sind;

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b) zwei Zifferleitungen (EL·.., D₁₁), die mit dem anderen Emitter der beiden Transistoren verbunden sind;

c) eine Adressensignaleinspeiseeinrichtung (AD ) zur gleichzeitigen Einspeisung eines Adressensignals mit hohem und niedrigem Pegel in die entsprechenden Schaltimpedanzelemente, so daß die Kollektorimpedanzwerte der beiden Schaltimpedanzelemente, teezo gen auf die zugehörigen Kollektoren, gleichzeitig einen niedrigen Wert zeigen, wenn das Adressensi⁵-gnal eingespeist wird, und einen hohen Wert., wenn das Adressensignal nicht eingespeist wird (Fig. .1, 10)„

2. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpedanzelemente (Z^₁, Z__o) aufweisen einen hochohmigen Widerstand (E_ni), einen niederohmigen

Ol

Widerstand (R_.) und eine Einrichtung (C₁) zur Steuerung des durch den niederohmigen Widerstand fließenden Stroms in Abhängigkeit davon, ob das Adressensignal eingespeist wird oder nicht (Fig. 5).

3. Halbleiterspeicher, mit

ä) mindestens einer Speicherzelle einschließlich

(i) zwei Mehremitter-Transistören, die jeweils einen Kollektor, eine Basis und mehrere Emitter haben, wobei einer der Emitter der beiden Transistoren mit einem Emittervorspannungsanschluß verbunden ist, der

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fi

mit einer Emittervorspannung beaufschlagt ist, wobei die Basis und der Kollektor des einen Transistors mit dem Kollektor bzw. der Basis des anderen Transistors verbunden sind, wobei die Kollektoren der beiden Transistoren ferner über entsprechende Kollektorimpedanzelemente gemeinsam an einen KoI-lektorvorspannungsanschluß angeschlossen sind, der mit einer Kollektorvorspannung beaufschlagt ist, und wobei mindestens ein weiterer Emitter der beiden Transistoren mit einer Ziffernleitung paarweise verbunden ist, so daß die beiden Transistoren ein Flipflop bilden; und "

b) zwei Signallese- und -Schreib-Schaltungen, die mit den beiden Ziffernleitungen entsprechend verbunden sind;

dadurch gekennz ei chne t , daß die Kollektorimpedanzelemente durch zwei Schaltimpedanzelemente (Ζ_., Z^₀) gebildet sind, die zwischen dem Kollektorvorspannungsanschluß (C" ) und den zugehörigen Kollektoren der beiden Transistoren (T₁, T„) angeordnet sind;

daß eine Adressensignaleinspeiseeinrichtung (AD₁) gleich- Ä zeitig ein Adressensignal mit hohem und niedrigem Pegel in die entsprechenden Schaltimpedanzelemente einspeist;

daß ein gemeinsames Emitterimpedanzelement (Z_EE) zwischen dem Emxttervorspannungsanschluß (E₁) und den untereinander verbundenen Emittern der beiden Transistoren liegt; und

daß eine Emittervorspannungsquelle eine konstante Emittervorspannung (V_EE) in den Emittervorspannungsanschluß einspeist,

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■ Iß

so daß der Kollektorimpedanzwert der Schaltimpedanzelemente, bezogen auf die zugehörigen Kollektoren, gleichzeitig einen niedrigen Wert annimmt, wenn die Schaltimpedanzelemente mit dem Adressensignal beaufschlagt werden, und einen hohen Wert, wenn sie nicht mit dem Adressensignal beaufschlagt werden (Fig. 1, 10).

K. Halbleiterspeicher nach Anspruch 3> gekennzeichnet durch ein Koppelimpedanzelement (Ζ_ηη) zwischen den Kollek-

OO

toren der beiden Transistoren (T₁, T„), um die beiden Transistoren an einer Aussteuerung in den Sättigungsbereich zu hindern (Fig. 3).

5·· Halbleiterspeicher nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelimpedanzelement (Z„„) zwei Schottky-

OO

Sperrschicht-Dioden (D₁, D_) hat, die parallel mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltet sind (Fig. 4).

6. Halbleiterspeicher nach Anspruch 3> dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltimpedanzelemente (Z_n , Z ) auf-

Oj O it

weisen ein hochohmiges Bauelement (R^₁), ein niederohmiges Bauelement (R„_o) und eine Einrichtung zur Steuerung des durch das niederohmige Bauelement fließenden Stroms in Abhängigkeit davon, ob das Adressensignal eingespeist wird oder nicht (Fig. 5)·

7. Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltimpedanzelemente (z , Z ) jeweils

O I O*c

gebildet sind durch eine Parallelschaltung einerseits des

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hochohmigen Bauelements (R_, ) und andererseits einer Serienschaltung des niederobnigen Bauelements (R^₁₀) und der Stromsteuereinrichtung, und daß das Adressensignal der Kollektorvorspannung überlagert und in den Kollektorvorspannungsanschluß (C₁) eingespeist wird (Fig. 5)·.

8. Halbleiterspeicher nach Anspruch 7» dadurch gekenn zeichnet , daß die Stromsteuereinrichtung in jedem Schaltimpedanzelement ^Z-J₁, Z ) eine Diode (D₁, -D _o) ist (Fig. 5).

9. Halbleiterspeieher nach Anspruch 7 und k, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelimpedanz ein Koppelwiderstand (R₀₃) ist (Fig. 5).

10. Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Zweiemitter-Transistor (T^₁) mit zwei Emittern, einer Basis und einem Kollektor, wobei die Emitter in Serie mit dem niederohmigen Bauelement (R_ ) der beiden Schaltimpedanzelemente (Z,,. , Z„_o) als deren Stromsteuereinrich'- _Λ

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tung liegen, während der Kollektor an den Kollektorvorspan- ™ nungsanschluß (C₁) angeschlossen ist und die Basis (3) mit dem Adressensignal beauf"schlagt wird (Fig. 1, 6).

11. Halbleiterspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorvorspannung (V_>,) konstant ist.

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12. HalbleiteiTspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorvorspannung (V_rr) in Ab-·
hängigkeit vom Pegel des Adressensignals variabel ist.

13· Halbleiterspeicher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Zweiemitter-Transistor mit zwei Emittern, einer Basis und einem Kollektor, wobei die Emitter in Serie mit den niederohmigen Bauelementen der entsprechenden Schaltimpedanzelemente als deren Stromsteuereinrichtungen liegen, während die Basis mit dem Kollektorvorspannungsanschluß verbunden ist,"in den das der konstanten Kollektorvorspannung überlagerte Adressensignal eingespeist wird.

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