DE2204562A1

DE2204562A1 - STORAGE CELL

Info

Publication number: DE2204562A1
Application number: DE2204562A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Drusenthal
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1973-08-16

Description

"Speicherzelle" Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle aus mindestens zwei Transistoren, bei denen jeweils die Steuerelektrode des einen Transistors mit der ersten Hauptelektrode am gesteuerten Strompfad des anderen Transistors verbunden Ist, während die zweiten Hauptelektroden des gesteuerten Strompfades beider Transistoren miteinander verbunden sind, Bei einer derartigen Anordnung besteht die Erfindung darin, daß in Reihe zum gesteuerten Strompfad eines jeden Transistors je eine Schottky Diode so geschaltet und mit einem gemeinsamen Potential verbunden ist @ daß beide Dioden in Durchlaßrichtung betrieben werden, Bei der erfindungsgemäßen Schaitungsanordnung finden vorzugsweise bipolare Transistoren Verwendung. In diesem Fall ist jeweils eine Steuerlektrode an die Basiszone, eine erste Hauptelektrode an die Koliektorzone und die zweite Hauptelektrode an eine Emitterelektrode eines Trans sistors angeschlossen0 Die Schottky Dioden sind dann in die Kollektorzuleitungen der Transistoren geschaltet0 Bei der erfindungsgemäßen Speicherzelle werden vorzugsweise bipolare Transistoren mit mindestens zwei Emitterzonen mit angebrachten Emitteranschlußelektroden eingesetzt. "Memory cell" The invention relates to a memory cell made of at least two transistors, each of which has the control electrode of one transistor with the first main electrode connected to the controlled current path of the other transistor Is while the second main electrodes of the controlled current path of both transistors are connected to one another, the invention exists in such an arrangement in that in series with the controlled current path of each transistor a Schottky The diode is switched and connected to a common potential @ that both Diodes are operated in the forward direction, in the circuit arrangement according to the invention bipolar transistors are preferably used. In this case is a control electrode to the base zone, a first main electrode to the Koliektorzone and the second main electrode to an emitter electrode of a Trans sistors connected0 The Schottky diodes are then in the collector leads of the transistors switched 0 In the memory cell according to the invention, preferably bipolar transistors with at least two emitter zones with attached emitter connection electrodes used.

Die noch freie Emitterelektrode dient dann zum Einschreiben der zu speichernden Information oder zum Auslesen der gespeicherten Information.The emitter electrode that is still free is then used to write the to storing information or for reading out the stored information.

Bei der Beschaltung der Speicherzelle, die somit aus einer bistabilen Kippstufe ohne ohmsche Arbeitswiderstände besteht, geschieht vorzugsweise über ein Strombegrenzungsnetzwerk oder eine Konstantstromquelle, da auf diese Weise Schwankungen der Betriebstemperatur zu einer stabilisierten Strom aufnahme führt, Über ein Stromstabilisierungs bzw, Strom begrenzungsnetzwerk können eine Vielzahl von Speicherzellen gleichzeitig an die Versorgungsspannung angeschlossen werden.When wiring the memory cell, which thus consists of a bistable There is a flip-flop without ohmic working resistances, preferably via a Current limiting network or a constant current source, since fluctuations in this way the operating temperature leads to a stabilized current consumption, via a current stabilizer or, current limiting network can have a large number of storage cells at the same time connected to the supply voltage.

Im einfachsten Falle handelt es sich bei dem Strombegrenzungs netzwerk um einen Widerstand, der zwischen den beiden Schottky Dioden gemeinsamen Elektrodenanschluß und die Versorgungsspannungsquelle geschaltet ist, Die erfindungsgemäße Speicherzelle hat den wesentlichen Vorteil, daß die Umscaltzeiten sehr klein sind, Jeweils einer der beiden Transistoren ist leitend, während der andere gesperrt ist0 Der gesperrte Transistor wird jedoch nur soweit in den Sperrbereich getrieben, daß eine merkliche Potentialdifferenz an den beiden Kollektor elektroden der beiden Transistoren auftritt, während die Ladungsspeicherung im Transistor relativ gering bleibt.In the simplest case it is the current limiting network a resistor, the electrode connection common between the two Schottky diodes and the supply voltage source is switched, The inventive Memory cell has the essential advantage that the switching times are very short, One of the two transistors is conducting, while the other is blocked0 However, the blocked transistor is only driven into the blocking range to such an extent that a noticeable potential difference at the two collector electrodes of the two Transistors occurs while the charge storage in the transistor is relatively low remain.

Auch der leitende Transistor ist nur schwach bersteuert, so daß auch dieser Transistor sehr rasch in den gesperrten Zustand übergeführt werden kann, Da die Schottky - Dioden selbst praktisch keine Speicherzait aufweisen, können die Umschaltzeiten auf ca. 250 ps herabgesetzt werden.The conductive transistor is only slightly overdriven, so that too this transistor can be switched to the blocked state very quickly, Since the Schottky diodes themselves have practically no storage time, the Switching times can be reduced to approx. 250 ps.

Die erfindungsgemäße Speicherzelle eignet sich besonders für komplexe Speicheranordnungen mit den zugehörigen Dekodier schaltungen, Bit Detektoren und Schreibschaltungen.The memory cell according to the invention is particularly suitable for complex Memory arrangements with the associated decoding circuits, bit detectors and Write circuits.

Die Speicherzelle kann besonders leicht in einem ge meinsamen Halbleiterkörper integriert worden0 Dazu werden die Transistoren nach der bekannten Planartechnik in voneinander isolierte Bereiche eines Halbleitergrundkörpers eingebracht, Eine Schottky- Diode besteht jeweils aus eineman die Kollektorzone eines Transistors tngebrachten, mit der Kollektorzone eine Sperrschicht bildenden Metallkontakt.The memory cell can be particularly easily in a common semiconductor body The transistors are integrated using the known planar technology introduced into regions of a semiconductor base body that are isolated from one another, one Schottky diodes each consist of one to the collector zone of a transistor Taken metal contact forming a barrier layer with the collector zone.

Die Erfindung und ihre witere vorteilhafte Ausgestaltung soll im weiteren anhand der Figuren 1 und 2 noch näher erläutert werden0 In der Figur 1 ist die Speicherzelle dargestellt. Sie besteht aus den beiden Transistoren T1 und T2, die je zwei Emitterzonen mit den Emitteranschlußelektroden E11 E2 bzw. E1, E2 aufweisen0 Die Emitterelektroden E1 und E1 sind zusammengeschaltet und können über die Logikschaltung 3 an verschiedene Potentiale gelegt werden. Die Basiselektrode der Transistors T1 ist mit der Kollektorelektrode des Transistors T2 verbunden, während die Basiselektrode des Transistors T2 mit der Kollektorelektrode des Transistors T1 verbunden ist. In den Kollektorzuleitungen der beiden.The invention and its further advantageous embodiment is intended in the further will be explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows the memory cell shown. It consists of the two transistors T1 and T2, each of which has two emitter zones with the emitter connection electrodes E11 E2 or E1, E2 have 0 The emitter electrodes E1 and E1 are interconnected and can be connected to different ones via the logic circuit 3 Potentials are laid. The base electrode of the transistor T1 is with the collector electrode of the transistor T2 connected, while the base electrode of the transistor T2 with the collector electrode of the transistor T1 is connected. In the collector supply lines of both.

Transistoren ist je eine Schottky Diode SD1 bzw. SD2 geschaltet. Beide Schottky- Dioden sind gemeinsam über ein Strombegrenzungsnetzwerk oder eine Sonstantstromquelle mit der Spannungsquelle UB verbunden, In der Figur 1 wird das Strombegrenzungsnetzwerk von einem Widerstand R1 gebildet, Die Schottky Dioden sind so angeordnet, dß bei der vorhandenen Spannungspolarität der Versorgungs spannung beide Dioden in Durchlaßrichtung betrieben werden0 An. einem Beispiel sollendie Spannungsverhältnisse an der Speicherzelle erläutert werden, Dabei ist zu berück sichtigen, daß an der Schottky Diode jeweils eine sich aus der Kennlinie der Diode ergebende Spannung abfällt, Es sei angenommen, daß der Transistor T1 leitend und der Trans sistor T2 gesperrt ist, Dann fällt an der Basis Emitter strecke des Transistors T1 eine Spannung von cao 0,8 Volt ab, Der Transistor T1 bezieht seinen Basisstrom über die Diode SD2° Da der Basistrom jedoch relativ klein ist, fällt an der Diode eine Spannung von ca0 250 mV ab. Wenn der gemein same Anschluß an die Emitterolektroden E1 und Eí über die Logik an Massepotential liegt, beträgt das Potential an der gemeinsamen Elektrode der beiden Schottky Dioden ca, 1,05 V.A Schottky diode SD1 or SD2 is connected to each of the transistors. Both Schottky diodes are shared across a current limiting network or other power source connected to the voltage source UB. In FIG. 1, the current limiting network formed by a resistor R1. The Schottky diodes are arranged so that at the existing voltage polarity of the supply voltage both diodes in the forward direction operated 0 On. an example should be given to the tension relationships the Storage cell will be explained, It should be noted that at the Schottky Diode a voltage resulting from the characteristic curve of the diode drops, It is assumed that the transistor T1 is conductive and the Trans sistor T2 is blocked is, then at the base emitter stretch of the transistor T1 a voltage of approx. 0.8 volts. The transistor T1 draws its base current via the diode SD2 ° However, since the base current is relatively small, a voltage of will drop across the diode approx0 250 mV. If the common connection to the emitter electrodes E1 and Eí is at ground potential via the logic, the potential at the common Electrode of the two Schottky diodes approx. 1.05 V.

Da der Emitter Kollektorstrom des Transistors T1 erheblich größer ist als der Basisstrom, fällt an der Diode SD1' eine Spannung von cao 400 mV ab, Diese Spannung ist um ca, 150 mv größer als die an der Diode SD2, was auf die unter schiedlichen Arbeitspunkte auf der Diodenkennlinie zurück zuführen ist0 Diese Spannungsdifferenz bleibt über einen relativ großen Strombereich in etwa erhalten0 An der Kol lektor- Emitterstrecke des Transistors T. v erbleibt eine Spannung von ca, 650 mVO Diese Spannung, die auch an der Basiselektrode von T2 liegt, reicht nicht aus, um diesen Transistor bzw. durchzusteuern. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Kollektorelektroden von cao 150 mV reicht für eine klare Aussage bzw0 Definition des Speicherinhalts aus0 Um festzustellen, welche Information die Speicherzelle enthält, wird beispielsweise der gemeinsame Anschluß der Emitterelektrode Ei und E1 über die Logik 3 auf ein Potential angehoben, das einen Stromfluß über diese Emitierm elektroden unmöglich macht. Gleichzeitig werden die beiden Emitter-elektroden über die Verknüpfungen t und 2 mit Nasse verbunden0 Zwischen die Elektrode E2 bzw0 E2 und das Massepotential ist dann beispielswise je ein Widerstand geschaltet0 Nun wird die Emitterelektrode E2 bzw, E2 des Transistors, der gemäß dem Speicherinhalt leitend ist, den Kollektor Emitterstrom übernehmen, so daß über den ange schlossenen Widerstand ein Strom fließt, der an diesem Widerstand einen Spannungsabfall verursacht0 Über den an deren Widerstand fließt dagegen kein wesentlicher Strom, so daß an der einen Auswertschaltung die logische "O" und an der anderen Auswertschaltung die logische "in auftritt. Because the emitter collector current of the transistor T1 is considerably larger is than the base current, a voltage of approx. 400 mV drops across the diode SD1 ', This voltage is approx. 150 mV higher than that at the diode SD2, which is due to the below different working points on the diode characteristic is 0 This voltage difference is roughly maintained over a relatively large current range 0 At the collector Emitter path of the transistor T. v remains a voltage of approx. 650 mVO This Voltage, which is also applied to the base electrode of T2, is not sufficient to generate this Transistor or through control. The potential difference between the two collector electrodes 150 mV is sufficient for a clear statement or definition of the memory content off0 To determine what information the memory cell contains, For example, the common connection of the emitter electrode Ei and E1 is via the logic 3 raised to a potential that a current flow through this Emitierm making electrodes impossible. At the same time the two emitter electrodes are over the links t and 2 are connected to Nasse0 between the electrode E2 or 0 E2 and the ground potential is then, for example, a resistor connected0 Now the emitter electrode E2 or E2 of the transistor, which according to the memory content is conductive, take over the collector emitter current, so that the connected Resistance a current flows, which causes a voltage drop across this resistor0 On the other hand, no significant current flows through the resistor, so that the one evaluation circuit the logic "O" and the other evaluation circuit the logical "in occurs.

Eine Information kann dadurch eingeschrieben werden, daß die Emitteriektrode E1 und E'1 über die Logik 3 an ein den Stromfluß über diese Emitterelektroden verhinderndes Potential angelegt werden, Die andere Emitterelektrode des Transistors, der in den leitenden Zustand übergeführt werden soll, beispielsweise T2 wird über die Verknüpfung 2 mit Massepotential verbunden, während die Emitterelektrode (E2) des anderen Transistors (Tl) über die Verknüpfung 1 an positives Potential angeschlossen wird, so daß dieser Trans sistor T1 gesperrt wird, während der Transistor T2 leitend wird und über die Kollektor- Emitterstrecke (E'2) ein Strom fließt.Information can be written in that the emitter electrode E1 and E'1 via the logic 3 to a current flow through these emitter electrodes preventing Potential, the other emitter electrode of the transistor, which is in the conductive state is to be transferred, for example T2 is over the link 2 connected to ground potential, while the emitter electrode (E2) of the other transistor (Tl) is connected via the link 1 to positive potential, so that this Trans sistor T1 is blocked, while transistor T2 is conductive and a current flows through the collector-emitter path (E'2).

Der Stromfluß über die Emitterelektrode E1 und E'1 kann beim Einschreiben und beim Auslesen natürlich auch auf andere Weise, beispielsweise durch einen Unterbrecher schalter verhindert werden, Die Speicherzelle läßt sich besonders günstig in tinte grierte Schaltungstechnik aufbauen, da keine Widerstände für die Einzelzelle benötigt werden. In der Figur 2 ist ein Beispiel für die technologische Realisierung dargestellt. In einen Halbleitergrundkörper 4 vom ersten Lei tungstyp werden zwei voneinander getrennte Bereiche 5 und 6 vom zweiten Leitungstyp eingebracht0 Diese Bereiche 5 und 6 bilden die Kollektorzonen der beiden Transistoren T1 und T29 in die jeweils eine Basiszone 7 und 8 eingebracht werden, In jede Basiszone werden zwei Einitterzonen 9, 10.The current flow through the emitter electrodes E1 and E'1 can be during writing and of course also in other ways when reading out, for example by means of an interrupter switch can be prevented, the memory cell can be particularly cheap in ink Set up integrated circuit technology, as no resistors are required for the individual cell will. An example of the technological implementation is shown in FIG. In a semiconductor base body 4 of the first Lei device type, two of each other separate areas 5 and 6 of the second conductivity type introduced 0 These areas 5 and 6 form the collector zones of the two transistors T1 and T29 in the respective a base zone 7 and 8 are introduced. Two single zones are created in each base zone 9, 10.

bzw. Ii, 12 eingebracht. Alle Zonen können beispielsweise durch-Diffusion unter Verwendung einer Diffusionsmaskierungsschicht 13 hergestellt werden4 Die Schicht 13 besteht bei einem Silizium Halbleiterkörper beispielsweise aus Siliziumdio;yd oder Siliziumnitrid. Die Kontakte 14 und 15 an je einer Kollektorzone der beiden Transistoren sind sperrschichtbildende Metall Halbleiterkontakte, die mitein-ander verbunden werden0 Diese Kon'takte bilden die mit den Kollektorzonen verbundenen Schottky Dioden0 Der Basiskontakt 16 des Transistors T1 ist mit dem ohmschen Kollektorkontakt 17 des Transistors T2 verbunden.and Ii, 12 introduced. For example, all zones can be through-diffusion using a diffusion masking layer 13 4 The layer In the case of a silicon semiconductor body, 13 consists, for example, of silicon dioxide or silicon nitride. The contacts 14 and 15 each on a collector zone of the two Transistors are metal semiconductor contacts forming a barrier layer, that are connected to one another 0 These contacts form those with the collector zones connected Schottky diodes0 The base contact 16 of the transistor T1 is with the Ohmic collector contact 17 of transistor T2 connected.

Entsprechend ist der Basskontakt 18 von T2 mit dem Kollek torkontakt 19 von T1 verschaltet. Die Emitteranschluß kontakte 20 und 21 sind miteinander verbunden, Während die überigen Emitterkontakte 22 und 23 den Anschluß E2 bzw. E'2 bilden.Correspondingly, the bass contact 18 of T2 is torkontakt with the collector 19 interconnected by T1. The emitter connection contacts 20 and 21 are connected to one another, While the remaining emitter contacts 22 and 23 form the connection E2 and E'2, respectively.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Anschlußelektroden werden vorzugsweise durch auf der Isolierschicht 13 ver laufende Leitbahnen realisiert.The connection between the individual terminal electrodes are preferred realized by interconnects running ver on the insulating layer 13.

Die Speicherzelle kann somit auf kleinstem Raum unter gebracht werden und läßt sich durch sehr einfache technol logische Arbeitsprozesse herstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur kleine Ströme fließen und die Umschalt zeiten der Zelle und damit die Einschreib und Auslesezeit extrem klein sind Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß eine Information auch über die Koll.ektorelektroden der Transistoren T1 bzw. T2 in die Zelle eingeschrieben oder ausgelesen werden kann,The memory cell can thus be accommodated in the smallest of spaces and can be produced by very simple technological work processes. A Another advantage is that only small currents flow and the switching times of the cell and thus the write-in and read-out times are extremely small. It should still be it should be noted that information is also provided about the coll.ector electrodes the transistors T1 or T2 can be written to or read from the cell,

Claims

Claims 9 memory cell with at least two transistors1 each of which has the control electrode of one transistor with the first main electrode connected to the controlled current path of the other transistor, while the second Main electrodes of the controlled current path of both transistors connected to one another are, characterized in that in series with the controlled current path of each Trane sistors each have a Schottky diode connected in this way and with a common potential is connected that both diodes are operated in the forward direction0

2) memory cell according to claim 1, characterized in that the transistors are bipolar transistors are in each case a control electrode to the base zone of a transistor, the first main electrode to the collector zone and the second main electrode to the emitter zone is connected, while the Schottky diodes in the collector lead of the transistors is arranged

3) memory cell according to claim 2, characterized in that the bipolar transistors at least two emitter zones with attached emitter connection electrodes exhibit, the emitter electrodes that are still free for writing and reading out the information to be stored or the stored information are used

4) memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that the two together connected electrodes of the two Schettky diodes via a current limiting network or are connected to a supply voltage via a constant current source.

5) memory cell according to one of the preceding claims, characterized that the transastors and the Schottky diodes in a common semiconductor body are housed, whereby a Schottky diode from one to the collector zone sines frausistors attached, with the collector zone forming a barrier layer Metal contacts exist.