DE2833828A1 - Schaltung zur pruefung der bestaendigkeit eines halbleiterspeichers mit feldeffekt-transistoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine abfühlende Sperrschaltung zur Bestimmung der Speicherbeständigkeits-Charakteristik von Halbleiter-Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren.

Auf dem Gebiet der Halbleiterspeicher kann eine Differenz-Speicherzelle, deren Informationsgehalt nicht verschwindet, aus zwei Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Schwellwert aufgebaut sein, die in eine zugehörige Schaltung passend eingefügt sind, und zur Ausbildung eines Speichers können mehrere derartige Speicherzellen als integrierte Schaltung angefertigt werden. Der Hysterese-Effekt wird von den Änderungen der Schwellwertspannung der Feldeffekt-Transistoren ins Positive bzw. Negative hervorgerufen, wenn ein ziemlich starkes elektrisches Feld an dem Isolator der Torelektrode angelegt wird. Auf Grund dieses Hysterese-Effektes kann der Feldeffekt-Transistor zur Speicherung von Bits ausgenutzt werden, wobei die binären Zustände durch die stark und schwach leitenden Schwellwerte festgelegt werden und die Speicherverweilzeit als diejenige Zeitspanne definiert ist, die zwischen dem Augenblick, in dem die Information in den gegebenen hohen oder niedrigen Leitungsschwellwert des Feldeffekt-Transistors eingeschrieben wird, und dem Augenblick liegt, in dem der hohe und niedrige Leitungsschwellwert voneinander nicht mehr zu unterscheiden sind. Nach dem Einschreiben der Information in den hohen oder niedrigen Leitungsschwellwert fällt dieser zuvor eingestellte Wert bis zu einem Punkt zwischen dem hohen und niedrigen Leitungsschwellwert ab. Die Schwellwerte schwanken jedoch von Feldeffekt-Transistor zu Feldeffekt-Transistor und von Chip zu Chip, und die Geschwindigkeit des Abklingens ist von der Größe und Dauer des Schreibzyklus, der Anzahl der Lesezyklen und vom Ausmaß der Lesestörung abhängig. Bevor der hohe und niedrige Leitungsschwellwert nicht mehr zu unterscheiden sind, ist eine gültige Beständigkeit über 10[hoch]8 sec hinaus möglich; aber infolge der Änderung der Schwellwerte innerhalb einer Zelle, von Zelle zu Zelle und von Speicher zu Speicher ist es wünschenswert, da überdies die Beständigkeit von der Unterscheidung der Schwellwerte abhängt, jeden Feldeffekt-Transistor auf seine kennzeichnenden Schwellwerte hin zu prüfen, damit der Abstand der Spannungen zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Schreibvorgang von Schwellwert zu Schwellwert der Feldeffekt-Transistoren einer Zelle bestimmt werden kann. Auf diese Weise können die Besonderheiten der Speicherbeständigkeit aller Zellen eines Speichers ermittelt werden.

Eine Prüfschaltung, die einzeln auf jeden Feldeffekt-Transistor der Zellen eines Speichers zugreift, ermöglicht es, die Gesamtbeständigkeit des Speichers, die sich aus den einzelnen Beständigkeiten der Feldeffekt-Transistoren zusammensetzt, und auch die schlechteste Zelle des Speichers zu ermitteln.

Die Beständigkeit einer Speicherzelle aus Feldeffekt-Transistoren steht in einer direkten Beziehung zum Abstand der Spannungsschwellwerte und zur Abklinggeschwindigkeit dieser Transistoren. Die abfühlende Sperrschaltung gemäß der Erfindung stellt ein Hilfsmittel zur individuellen Prüfung der vier Spannungsschwellwerte jeder aus zwei Transistoren aufgebauten Speicherzelle dar; aus einer solchen Information kann ein zusammengesetztes Speicherfenster in einem gegebenen Zeitpunkt nach dem Schreiben bestimmt werden, das die spezielle Speicherbeständigkeit des Speichers festlegt.

Eine einzelne Speicherzelle, in die eine binäre Information eingeschrieben ist, wird beim Abfragen über eine zugeordnete, die Chip- adresse decodierende Schaltung ausgewählt. Die dem einen Feldeffekt-Transistor entsprechende binäre Information wird dabei an seinen oberen Schwellwert (beim hohen Leitungszustand) eingesetzt, während der andere Feldeffekt-Transistor an seinem unteren Schwellwert gesetzt wird. Ein Übersteuerungssignal OR und ein linkes oder rechtes Wahlsignal L/R[mit Überstrich] bzw. L[mit Überstrich]/R gelangen an die betreffenden Eingangsklemmen einer Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung, damit der eine Ausgang der Feldeffekt-Transistoren und eine Bezugsspannungsquelle VR an die entgegengesetzten Seiten einer bistabilen Klinke der abfühlenden Sperrschaltung angeschlossen werden. Diese bistabile Klinke wird in einen abgeglichenen Zustand gesetzt, und wenn aus dem Komplement eines Datenprüfsignals der richtige Zeitpunkt entnommen wird, stellt sich die bistabile Klinke entsprechend dem Ausgangsschwellwert des Feldeffekt-Transistors ein. Dadurch daß während mehrerer Lesezyklen die Bezugsspannungsquelle stufenweise hinauf oder hinab geschaltet wird, wird die bistabile Klinke in ihren entgegengesetzten Zustand gebracht, in dem die vorgeschriebene analoge Schwellwertspannung des Feldeffekt-Transistors bestimmt wird. Wenn das obige Verfahren mit dem anderen Wahlsignal wiederholt wird, kann der Spannungsschwellwert des anderen Feldeffekt-Transistors der gewählten Zelle abgefragt werden. Vom Abstand zwischen den beiden Schwellwertspannungen wird das Speicherfenster für den einen binären Wert der Zelle definiert.

Ein Schreibvorgang erfolgt mit den entgegengesetzten Daten, und die beiden Feldeffekt-Transistoren werden wieder in der obigen Weise abgefragt, um das Speicherfenster für den anderen binären Wert der Zelle zu ermitteln. Die Prüfschaltung bildet daher ein Hilfsmittel zur direkten Bestimmung der Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren; aus diesen Informationen kann die Speicherbeständigkeit einer Zelle durch Extrapolation gewonnen werden. Dadurch daß alle Zellen des Speichers adressiert werden und die Prüffolge wiederholt wird, kann die Beständigkeit der Schwellwerte des Speichers ermittelt werden.

Wenn die abfühlende Klinke nicht zum Abfragen der Beständigkeit des Speichers angeschlossen ist, kann sie auch zum Abfragen beim Lesevorgang benutzt werden, damit die binären Daten abgetastet werden, die innerhalb der Speicherzellen der Speicheranordnung untergebracht sind. Bei dieser Art Abfragung trennt die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung die Eingangsklemmen der Bezugsspannungsquelle ab, damit die Sperrschaltung nur die betreffenden Schwellwertunterschiede der Feldeffekt-Transistoren der adressierten Speicherzellen wahrnimmt.

Die abfühlende Klinke und die Übersteuerungs-Wahlschaltung sind mit Chips vereinbar und können an demselben integrierten Schaltungschip wie der Speicher mit den Feldeffekt-Transistoren angefertigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden ausführlich erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine beim Lesen minimal störende Schaltung zum Abfühlen des Spannungsschwellwertes eines Feldeffekt-Transistors, dessen Ausgangsspannung V[tief]O als Eingangssignal MEM oder MEM[mit Überstrich] an der Schaltung der Figur 3 auftritt,

Figur 2 eine Auftragung der Ausgangsspannung V[tief]O über der Zeit, um hervortretende Werte der Ausgangsspannung V[tief]O und deren Beziehung zu den tatsächlichen Spannungsschwellwerten des Feldeffekt-Transistors aufzuzeigen,

Figur 3 ein Schaltbild der abfühlenden Sperrschaltung, von der die betreffenden analogen Spannungsschwellwerte einer Speicherzelle ermittelt werden,

Figur 4 ein Schaltbild der Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung, von der wahlweise die Bezugsspannungsquelle und die Ausgangssignale des Feldeffekt-Transistors als Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] an die abfühlende Sperrschaltung der Figur 3 angelegt werden,

Figur 5 den zeitlichen Ablauf des Lesezyklus für die abfühlende Sperrschaltung und die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung,

Figur 6 den typischen Verlauf der Bezugsspannung VR,

Figur 7 das Schaltbild der abfühlenden Sperrschaltung der Figur 3 mit der zugehörigen, die Daten puffernden Schaltung und

Figur 8 ein Blockschaltbild für die Arbeitsweisen der abfühlenden Sperrschaltung.

Gemäß der Erfindung ist eine abfühlende Sperrschaltung mit einem zugehörigen Datenausgabepuffer vorgesehen, damit die unterschiedlichen, innerhalb der Speicherzellen aus Feldeffekt-Transistoren eines Halbleiterspeichers aufbewahrten Daten abgefühlt werden können. Diese Sperrschaltung hat in Verbindung mit der Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung die zusätzliche Fähigkeit, die analogen Spannungsschwellwerte der Speicherzellen individuell abfragen zu lassen, um die Speicherbeständigkeit als Funktion der Zeit jeder Speicherzelle zu bestimmen. Die Speicherzellen sind differentialartig geschaltet, wobei die Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Schwellwert die binären Informationen definieren. Die Speicherzellen sind matrixartig angeordnet, damit sie von einer passenden Schaltung adressiert werden, also die Wahl der richtigen Zeilen und Spalten beim Schreiben und Lesen der binären Informationen in die bzw. aus den Speicherzellen der Matrix getroffen werden kann.

Die in den Speicherzellen gemäß der Erfindung benutzten, bistabilen Geräte sind sog. Metallnitrid-Oxid-Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren, die zwei Zustände des veränderbaren Spannungsschwellwertes, nämlich einen in typischer Weise in der Größenordnung von -3 V und den anderen in der Größenordnung von -10 V aufweisen. Innerhalb der Speicherzellen legen die Spannungsschwellwerte die binären Einsen und Nullen dadurch fest, daß der Spannungsschwellwert des einen Feldeffekt-Transistors bei -10 V und der Spannungsschwellwert des anderen Feldeffekt-Transistors bei -3 V bzw. umgekehrt aufgebaut wird. Das Unterschiedsverhältnis der beiden Schwellwerte der Feldeffekt-Transistoren gibt die betreffenden Einsen und Nullen an, die innerhalb der Zellen der Speichermatrix aufbewahrt sind.

Auf Grund der eigentümlichen Natur der Feldeffekt-Transistoren dieser Zusammensetzung klingen die Spannungsschwellwerte, die durch die Ladungsspeicherung in der isolierten Torelektrode des Transistors festgesetzt sind, mit der Zeit ab. Dieses Abklingen geschieht unabhängig davon, ob binäre Informationen in den Feldeffekt-Transistor eingeschrieben oder ausgelesen werden oder nicht, und das Abklingmaß wird auch durch die Größe der Schreib- und Lesesignale beeinflußt, die angewendet werden, sowie durch die Anzahl der zwischen den Schreibvorgängen ausgeführten Auslesungen. Das Abklingen ist in typischer Weise linear über dem Logarithmus der Zeit, schwankt aber von Transistor zu Transistor, sowie von Zelle zu Zelle. Daher möchte man die einzelnen Feldeffekt-Transistoren aller Zellen einer Matrix prüfen können, um die spezifische Beständigkeit des Speichers zu bestimmen. Sobald die speziellen Spannungsschwellwerte für einen einzelnen Feldeffekt-Transistor bekannt sind, kann seine Beständigkeit dadurch vorhergesagt werden, daß eine Extrapolation von den fast linearen Rändern der Abklingrate aus über dem Logarithmus der Zeit vorgenommen wird. Durch einzelnes Abfragen aller Feldeffekt-Transistoren einer Matrix können auf diese Weise ihr Speicherfenster und die schlechtesten Zellen und Zustände ermittelt werden.

Die Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren auf der Basis eines Metallnitridoxids oder Metalloxids in der anschließend erläuterten Art sind p-leitend; ihre Anwendung erlaubt die Anfertigung von Speichermatrizen, ihrer zugehörigen Adressier- und abfühlenden Sperrschaltung, einer Datenpufferschaltung und der Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung auf einem einzelnen integrierten Schaltungschip. Bei der Anfertigung als integrierte Schaltung seien die typischen Verhältnisse von Breite zu Länge der Feldeffekt-Transistoren in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Verhältnis der Breite W zur Länge L der Feldeffekt-Transistoren

Feldeffekt-Transistor W/L

1, 3, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 94, 95, 97

101, 105, 107 3:1

5, 7 6,5:1

25, 27 1:1,9

29, 31, 43, 53, 90, 93, 96, 100, 103, 106 1:1,25

42, 52 1:3,1

40, 50 2,5:1

41, 51 4,5:1

61 7,5:1

33, 60 10:1

92, 102 1:3,8

91, 104 8:1

Die abfühlende Sperrschaltung und die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung der Erfindung können zum Lesen mit minimalen Störungen und in Verbindung mit einer Schaltung angewendet werden, die eine Ausgangsspannung V[tief]O des Feldeffekt-Transistors erzeugt, die dem Spannungsschwellwert dieses Transistors entspricht. Gemäß der Figur 2 werden die spezifischen Spannungsschwellwerte, die als Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] der Schaltung in den Figuren 3 und 7 dienen, als Ausgangsspannung V[tief]O wiedergegeben. Eine solche Ausgangsspannung V[tief]O von annähernd 8 bzw. 12 V entspricht einem ungefähren Spannungsschwellwert von -3 bzw. -10 V (Figur 2); diese Trennung (Fenster) schwankt jedoch von Feldeffekt-Transistor zu Feldeffekt-Transistor als Funktion der Zeit.

Eine typische Folge der Vorgänge während der Prüfung der Speicherbeständigkeit einer Matrix sei bezüglich einer einzelnen Speicherzelle erläutert, wobei beachtet sei, daß dieselbe Folge für alle Speicherzellen gilt. Diese Speicherbeständigkeit wird unter Anwendung der abfühlenden Sperrschaltung und der Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung der Figuren 3 und 4 geprüft, wenn diese den Signalen in der zeitlichen Folge der Figuren 5 und 6 unterworfen werden. Die Chipwahl-, Adressier-, Schreib- und Zeilenschaltsignale (Figur 5) werden zur Adressierung der einzelnen Speicherzellen benötigt, damit die binären Informationen aus denjenigen Speicherzellen der Matrix ausgelesen werden können, die während des Abfragens beim Lesen oder bei der Prüfung der Speicherbeständigkeit angewählt werden. Die abfühlende Sperrschaltung (Figur 3) ist mit ihrer zugehörigen Datenpufferschaltung in der Figur 7 dargestellt. Das Blockschaltbild der Figur 8 beschreibt die Grundzüge des Verfahrens und der Arbeitsweise bei der Links-/Rechts-Übersteuerungswahl und der analogen Abtastung der Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren.

Gemäß der Figur 8 wird die Prüffolge mit der Anlegung eines Übersteuerungssignals OR und eines Links-/Rechts-Wahlsignals L/R[mit Überstrich] bzw. L[mit Überstrich]/R an einer Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 (Figur 4) eingeleitet, in der das entsprechende Abfragesignal LOR bzw. ROR bei der Wahl der Links-/Rechts-Übersteuerung bzw. sein Komplement LOR[mit Überstrich] bzw. ROR[mit Überstrich] erzeugt wird. In Abhängigkeit von den Wahlsignalen bzw. des Komplementes LOR[mit Überstrich] oder ROR[mit Überstrich] wird der eine Feldeffekt-Transistor der adressierten Speicherzelle zur Abfragung angewählt. Von einer Speicherwahlschaltung 14, die gemäß der Figur 3 aus zwei

Abschnitten 14a und 14b (Figur 3) besteht, werden die Komplemente LOR[mit Überstrich] und ROR[mit Überstrich] aufgenommen und das Ausgangssignal eines Feldeffekt-Transistors als Eingangssignal MEM[mit Überstrich] oder MEM der einen Seite einer bistabilen Klinke 10 zugeleitet. Gleichzeitig gelangen die Abfragesignale LOR und ROR an eine Bezugsspannungs-Wahlschaltung 16, die auch aus zwei Abschnitten 16a und 16b (Figur 3) besteht, und die dementsprechend eine Bezugsspannung VR der anderen Seite der bistabilen Klinke 10 zuführt. Auf Grund der Zuleitung der Bezugsspannung VR und des Ausgangssignals eines Feldeffekt-Transistors an den sich gegenüberliegenden Seiten der bistabilen Klinke 10 können diese Signale analog verglichen werden, um den spezifischen analogen Spannungsschwellwert des gerade abgefragten Feldeffekt-Transistors abzufühlen.

Während eines Lesezyklus spricht die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 (Figur 4) auf die Übersteuerungs-Wahlsignale OR (Figur 5) an, um die abfühlende Sperrschaltung (Figur 3) vom Abfragevorgang der Speicherbeständigkeit auf den für das Lesen bzw. umgekehrt umzuschalten. Der letztere unterscheidet sich von dem der Speicherbeständigkeit dadurch, daß die Bezugsspannungs-Wahlschaltung 16 durch Abschalten der Feldeffekt-Transistoren 9 und 11 isoliert wird; hierzu werden ihre Torelektroden von einer Spannung V[tief]H = +15 V auf dem logischen 0-Wert gehalten (natürlich nicht während des Abfragens der Speicherbeständigkeit).

Nun sei die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 (Figur 4) während des Abfragens der Speicherbeständigkeit, wenn ihr also während der Lesezykluszeit T[tief]R die Signale L/R und OR (Figur 5) zugeführt werden, für den betreffenden Rechts-/Links-Übersteuerungsvorgang analysiert: Wenn ein Leseschaltsignal V[tief]DD = 15 V den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 90, 96, 100 und 106 aufgeprägt wird, um die letzteren einzuschalten, und außerdem an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 92 und 102 gelangt, um diese einzuschalten und Streuströme abzuleiten, wird die Links-/

Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung während des Abfragevorganges für das Lesen oder der Speicherbeständigkeit eingeschaltet.

Während einer Rechts-Übersteuerungswahl, bei der das Abfragesignal ROR und sein Komplement ROR[mit Überstrich] abgegeben werden, wird das Wahlsignal L/R bei der Spannung V[tief]H = +15 V angelegt, die dem rechten Wahlsignal L[mit Überstrich]/R entspricht, während das Übersteuerungssignal OR die Spannung V[tief]DD aufweist. Die Feldeffekt-Transistoren 91 und 104, deren Torelektroden das Wahlsignal L/R empfangen, werden abgeschaltet, und die Spannung V[tief]DD gelangt als Signal OR an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 101, 103 und 93, um diese einzuschalten. Nun seien das Abfragesignal ROR und sein Komplement ROR[mit Überstrich] betrachtet: Mit dem Einschalten des Feldeffekt-Transistors 90 wird die Spannung von 0 V über die Zugelektrode an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 94 herangebracht, um diesen einzuschalten. Wegen der unterschiedlichen Leitung der eingeschalteten Feldeffekt-Transistoren 100 und 101 erscheint aus einer Quelle eine Spannung V[tief]SS = +15 V an der gemeinsamen Quellen-Zugelektroden-Verbindung der Feldeffekt-Transistoren 100 und 101 und gelangt an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 105 und 95, um die letzteren anzuschalten. Da der Feldeffekt-Transistor 94 eingeschaltet ist und eine unterschiedliche Leitfähigkeit zwischen den gemeinsamen Quellen- und Zugelektroden der Feldeffekt-Transistoren 93 und 95 besteht, wird die Spannung V[tief]SS der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 97 zugeleitet, um diesen abzuschalten. Das ebenfalls an der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 97 liegende Wahlsignal ROR befindet sich daher auf dem logischen 0-Wert, der einer Spannung von etwa +15 V entspricht. Das Komplement ROR[mit Überstrich], das an die Quellenelektrode des eingeschalteten Feldeffekt-Transistors 96 und die Zugelektrode des abgeschalteten Feldeffekt-Transistors 97 herangebracht wird, liegt an der Spannung von 0 V, deren Quelle an der Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 96 angeschlossen ist, und die den logischen 1-Wert darstellt.

Wenn zur rechten Übersteuerung das Wahlsignal ROR bzw. sein Komplement ROR[mit Überstrich] der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 11 bzw. 19 (Figur 3) zugeleitet wird, schalten sie den Feldeffekt-Transistor 19 ein bzw. den Feldeffekt-Transistor 11 ab, wodurch jede Wirkung der Bezugsspannungsquelle VR auf die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 11 beseitigt wird und das rechte Ausgangssignal der adressierten Zelle über die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 23 als Eingangssignal MEM[mit Überstrich] an einem Knoten D[mit Überstrich] auf der rechten Seite der bistabilen Klinke 10 auftritt.

Nun seien das Wahlsignal LOR und sein Komplement während der rechten Übersteuerungswahl betrachtet, wenn sich das Wahlsignal L/R noch auf der Spannung von +15 V befindet und das Übersteuerungssignal OR auf der Spannung von -15 V liegt: Infolge des Leitungsunterschiedes zwischen den angeschalteten Feldeffekt-Transistoren 104 und 103 erscheint die Spannung V[tief]SS an deren gemeinsamer Verbindung von Quellen- und Zugelektroden und wird an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 107 herangebracht, um ihn abzuschalten. Die Ausgangsklemme für das Wahlsignal LOR, die ebenfalls an der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 107 angeschlossen ist, befindet sich daher auf dem logischen 0-Wert. Die Ausgangsklemme für das Komplement LOR[mit Überstrich], die mit der Quellenelektrode des angeschalteten Feldeffekt-Transistors 106 verbunden ist, und die Zugelektrode des abgeschalteten Feldeffekt-Transistors 107, die an der Spannungsquelle von 0 V liegt, sind mit der Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 106 verbunden und befinden sich auf dem logischen 1-Wert.

Wenn während einer rechten Übersteuerungswahl das Wahlsignal LOR und sein Komplement LOR[mit Überstrich] an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 9 und 17 (Figur 3) herangebracht werden, wird der Feldeffekt-Transistor 9 eingeschaltet und der Feldeffekt-Transistor 17 abgeschaltet, wodurch die linke Ausgangsklemme der adressierten Zelle isoliert wird, an der das Eingangssignal MEM auftritt, und die Bezugsspannungsquelle VR wird über die Torelektrode des Feldeffekt-

Transistors 13 an einem Knoten D auf der linken Seite der bistabilen Klinke 10 angelegt.

Während einer linken Übersteuerungswahl wird das Wahlsignal L/R als linkes Wahlsignal L/R[mit Überstrich] aufgeprägt, das einer Spannung V
<NichtLesbar>

= 0 V entspricht, während das Übersteuerungssignal OR am Eingang bei der Spannung V[tief]DD verbleibt. Die Feldeffekt-Transistoren der Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung, die auf das andere Wahlsignal L/R am Eingang und auf die sich unterscheidende Leitfähigkeit der Feldeffekt-Transistoren in ähnlicher Weise wie bei einer Rechtswahl ansprechen, rufen als logischen 0-Wert das Komplement ROR[mit Überstrich] und das Wahlsignal LOR bzw. als logischen 1-Wert das Wahlsignal ROR und das Komplement LOR[mit Überstrich] hervor. Die Feldeffekt-Transistoren 19 und 9 der abfühlenden Klinke, deren Torelektroden mit den Ausgangsklemmen für das Komplement ROR[mit Überstrich] und das Wahlsignal LOR verbunden sind, schalten das Eingangssignal MEM ab und isolieren es, während die Feldeffekt-Transistoren 11 und 17, deren Torelektroden mit den Ausgängen für das Wahlsignal ROR und das Komplement LOR[mit Überstrich] verbunden sind, über die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 15 die Bezugsspannungsquelle VR an die rechte Seite der bistabilen Klinke 10 und das Eingangssignal MEM über die Torelektrode 21 an die linke Seite der Klinke 10 anlegen.

Während des Abfragens beim Lesen wird dem Übersteuerungssignal OR die Spannung V[tief]H = +15 V erteilt, die die Feldeffekt-Transistoren 101, 93 und 103 abschaltet. Das Leseschaltsignal der Spannung V[tief]DD, das an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 90, 96, 100 und 106 gelangt, schaltet die letzteren ein. Die Spannungsquelle von 0 V, die mit den Zugelektroden der Feldeffekt-Transistoren 90 und 100 verbunden ist, wird dann an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 94, 105 und 95 angeschlossen, wodurch diese angeschaltet werden und die Spannung V[tief]SS, die an der Quellenelektrode all dieser Feldeffekt-Transistoren liegt, an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 97 und 107 herangebracht wird, um sie abzuschalten. Daher befinden sich die Wahlsignale ROR und LOR auf einer Spannung von etwa +15 V und die Komplemente ROR[mit Überstrich] und LOR[mit Überstrich] bei einer Spannung von annähernd 0 V, was auf die Verbindung mit der Spannungsquelle von 0 V über die Zugelektroden der eingeschalteten Feldeffekt-Transistoren 96 und 106 zurückzuführen ist.

Beim Abfragen während des Lesevorganges veranlassen die Wahlsignale LOR und ROR die Feldeffekt-Transistoren 9 und 11 der Klinke zur Abschaltung und Isolierung der abfühlenden Sperrschaltung von den Wirkungen der Bezugsspannungsquelle VR. Von den Komplementen LOR[mit Überstrich] und ROR[mit Überstrich] werden die Feldeffekt-Transistoren 17 und 19 eingeschaltet und die Zugelektroden der Feldeffekt-Transistoren 21 und 23 mit den Knoten D und D[mit Überstrich] verbunden, wodurch die bistabile Klinke 10 in Abhängigkeit von den die binären Daten angebenden Schwellwerten (Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich]) geschaltet wird.

Während der Zeitspanne T[tief]1 eines Lesezyklus (Figur 5) wird die richtige Übersteuerungs-Wahlverbindung erreicht, zur Abfragung eine spezielle Speicherzelle adressiert, der Datenausgabe-Knoten der drei Zustände einnehmenden Ausgangsklemme in den Schwebezustand gebracht, und die Knoten D und D[mit Überstrich] der bistabilen Klinke 10 werden vorgeladen, um den analogen Vergleich zwischen dem Signal der Bezugsspannungsquelle VR und dem Eingangssignal MEM oder MEM[mit Überstrich] zu ermöglichen. Gemäß den Figuren 3 und 5 wird während der Zeitspanne T[tief]1 ein komplementäres Dateneinblendsignal DS[mit Überstrich] in typischer Weise von der Spannung V[tief]H = +15 V an die Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 5 und 7 herangeführt, um sie einzuschalten, und die Spannung V[tief]SS über die Quellenelektrode der Feldeffekt-Transistoren 5 und 7 den Knoten D und D[mit Überstrich] der bistabilen Klinke 10 aufgeprägt, wodurch diese in einen abgeglichenen und vorgeladenen Zustand gelangt.

Unter der Annahme, daß der Spannungsschwellwert am Ausgang des rechten Feldeffekt-Transistors als Signal MEM[mit Überstrich] abgefragt werden soll, ist der Feldeffekt-Transistor 9 angeschaltet, wodurch die Spannung

V[tief]SS über die Quellenelektrode des Feldeffekt-Transistors 13 an den Knoten D und die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 3 gelangt; hiermit wird der Feldeffekt-Transistor 19 angeschaltet und die Spannung V[tief]SS über den Feldeffekt-Transistor 23 an den Knoten D[mit Überstrich] und die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 1 gelegt. Auf diese Weise bestimmen die Bezugsspannungsquelle VR am Eingang der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 13 und das Eingangssignal MEM[mit Überstrich] an der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 23 die Leitung des betreffenden Feldeffekt-Transistors und das daraus folgende Umschalten der bistabilen Klinke 10 aus ihrem abgeglichenen, vorgeladenen Zustand heraus. Da die Feldeffekt-Transistoren 9, 13, 1, 3, 19 und 23 annähernd dieselbe Leitfähigkeit aufweisen, soll das Umschalten der bistabilen Klinke 10 nur von den relativen Eingangssignalen MEM[mit Überstrich] und der Bezugsspannungsquelle VR an den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 13 und 23 abhängig sein.

Das Eingangssignal der Bezugsspannungsquelle VR wird zu Anfang an der Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 13 auf eine Größe unterhalb des erwarteten Spannungsschwellwertes des Feldeffekt-Transistors, nämlich in typischer Weise auf die Spannung von +4 V eingestellt; somit fällt die Vorladespannung von +15 V am komplementären Datenausgabe-Knoten D[mit Überstrich] schneller als am Knoten D, wodurch der Feldeffekt-Transistor 1 eingeschaltet und der Feldeffekt-Transistor 3 abgeschaltet wird. Die bistabile Klinke 10 nimmt dann den einen ihrer beiden stabilen Zustände ein, der solange erneut auftritt, wie die Spannung der Bezugsspannungsquelle VR niedriger als das Eingangssignal MEM[mit Überstrich] ist. Dadurch daß die Bezugsspannungsquelle VR allmählich schrittweise während mehrerer Lesezyklen hinaufgeschaltet wird, bis sie ihre Zustände abändert, kann sich eine genaue Anzeige des analogen Spannungsschwellwertes des Eingangssignals MEM[mit Überstrich] am Ausgang des Feldeffekt-Transistors ergeben. Gemäß der Figur 6 liefert die Bezugsspannungsquelle VR ein typisches Signal aus einer Reihe von Spannungsschritten, die bei der Spannung von +4 V beginnen und in Stufen von 10 mV gesteigert werden, bis die bistabile Klinke 10 beim analogen Spannungsschwellwert V[tief]T umschaltet, der dem Eingangssignal MEM[mit Überstrich] entspricht und als Spannung V[tief]O zurückgegeben wird. Jede mit zunehmenden Schritten vorgenommene Prüfung beansprucht eine Lesezeitspanne T[tief]R, die einem Lesezyklus entspricht, aber der Wert der Anfangsspannung und die Größe des Schrittes können derart eingestellt werden, daß zur Erzielung einer mehr oder minder genauen Spannung V[tief]T die gesamte Prüfzeit möglichst klein ausfällt.

Während des Lesevorganges schaltet gemäß der Figur 7 das Leseschaltsignal den Feldeffekt-Transistor 33 ein, und die Spannung V[tief]DD wird den einzelnen Schleifenstromkreisen mit den Feldeffekt-Transistoren 29 und 25 bzw. 31 und 27 und den zugehörigen Kondensatoren von 0,6x10[hoch]-12 Farad zugeleitet. Diese Schleifenstromkreise halten den abgeglichenen, vorgeladenen Zustand während der Zeitspanne T[tief]1 an den Knoten D und D[mit Überstrich] aufrecht. Wenn das Dateneinblendsignal DS[mit Überstrich] seinen hohen Wert annimmt und die bistabile Klinke 10 aus ihrem abgeglichenen Zustand auslöst, schaltet sie gemäß der Figur 5 nicht unmittelbar um, sondern es vergeht eine Zeitspanne T[tief]2, bis der Ladungsabfall über die Schleife zum Umschalten der Klinke 10 ausreichend ist. Mit dem Umschalten der Klinke 10 werden ihre Ausgangssignale an den Knoten D und D[mit Überstrich] über eine Datenpufferschaltung auf einen Datenausgabeknoten gelegt. Während des Abfragens der Speicherbeständigkeit erscheinen dieselben Daten nach jeder Abfragung am Datenausgabeknoten, bis die Spannung V[tief]T erreicht wird, worauf der Datenausgabeknoten umschaltet. Der Datenwechsel gibt den analogen Schwellwert des gerade abgefragten Feldeffekt-Transistors an und bewirkt, daß die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung zu ihrem anderen (linken oder rechten) Wahlvorgang umschaltet.

Auf diese Weise ist die abfühlende Sperrschaltung der Figur 7 imstande, den Spannungsschwellwert V[tief]T des gewählten Feldeffekt-Transistors als Eingangssignal MEM oder MEM[mit Überstrich] zu bestimmen, das als Ausgangsspannung V[tief]O zurückgegeben wird, die derjenigen entspricht, die von der das Lesen minimal störenden Schaltung der Figur 1 an die Torelektrode der Feldeffekt-Transistoren 21 und 23 angelegt wird.

Das Abfragen des analogen Spannungsschwellwertes an der Ausgangsklemme des linken Feldeffekt-Transistors, über die das Eingangssignal MEM an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 21 herangeführt wird, geschieht durch eine linke Übersteuerungswahl und eine Wiederholung der obigen Maßnahmen, um auch diesen Spannungsschwellwert V[tief]T zu bestimmen. Auf diese Weise können also die entsprechenden Spannungsschwellwerte des rechten und linken Feldeffekt-Transistors einer einzelnen Zelle als Eingangssignale MEM[mit Überstrich] und MEM und ihr binärer Wert ermittelt werden. Zur Bestimmung der anderen beiden Zustände des Spannungsschwellwertes der Feldeffekt-Transistoren einer Zelle muß ein Schreibvorgang von passenden Hilfsmitteln an der adressierten Speicherzelle vorgenommen werden, um deren Datenzustände abzuändern. Das wahlweise Abfragen der Speicherbeständigkeit wird dann an den einzelnen Feldeffekt-Transistoren in ähnlicher Weise, wie oben erläutert, wiederholt, um die Spannungsschwellwerte der betreffenden Feldeffekt-Transistoren für den neuen binären Zustand zu ermitteln.

Auf diese Weise werden die beiden einmaligen analogen Spannungsschwellwerte für jeden Feldeffekt-Transistor der adressierten Speicherzelle abgefragt, um das Speicherfenster dieser Zelle zu bestimmen. Durch eine Wiederholung einer ähnlichen Folge von Schritten an allen Speicherzellen einer Matrix, läßt sich deren gesamtes Speicherfenster feststellen.

Ein ähnliches Verfahren kann auch zur Bestimmung der analogen Spannungsschwellwerte einer Speichermatrix angewendet werden, deren Zellen einen einzigen Feldeffekt-Transistor aufweisen.

Zusammenfassung

Zuvor sind ein Verfahren und eine abfühlende Sperrschaltung zur Bestimmung der Besonderheiten der Speicherbeständigkeit von Informationen in unterschiedlich abgetasteten Speicherzellen mit Halbleiter-Feldeffekt-Transistoren aus einem Metallnitridoxid und in Speichermatrizen beschrieben, die aus derartigen Speicherzellen zusammengesetzt sind. Bei diesem Verfahren wird ein Differenz-Eingangssignal eines Komparators durch eine bekannte Bezugsspannung VR ersetzt, um die analogen Spannungsschwellwerte der Speicherzellen zu ermitteln.

Die abfühlende Sperrschaltung, die als integrierte Schaltung angefertigt werden kann, spricht auf Steuereingangssignale an, damit sie in einem Abfragevorgang zum Lesen oder der Speicherbeständigkeit betrieben werden kann. Mit der Bestimmung der analogen Schwellwerte jeder Zelle der Matrix zu gegebenen Zeiten kann auch das Speicherfenster der Matrix, also die Besonderheit der Speicherbeständigkeit ermittelt werden.

Die folgende Beschreibung betrifft eine Weiterentwicklung der abfühlenden Sperrschaltung, von der wahlweise beim Abfragen entweder die Speicherbeständigkeit ermittelt oder eine Auslesung vorgenommen wird, um die Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren eines Speichers als Differenzen abzutasten.

Es wurde bereits eine abfühlende Sperrschaltung dieser Art entwickelt, die auf sich unterscheidende Eingangssignale aus Speicherzellen mit Feldeffekt-Transistoren anspricht. Diese Eingangssignale werden in einer bistabilen Klinkenanordnung kreuz-gekoppelt, damit die Klinke Signale abgibt, die den in den Speicherzellen aufbewahrten binären Informationen (Daten) entsprechen. Auf Grund der eigentümlichen Natur der Feldeffekt-Transistoren ist das Auslesen der in solchen Speicherzellen gespeicherten Daten von der Verweil- zeit der einzelnen Feldeffekt-Transistoren der betreffenden Zelle abhängig, die wiederum von der Größe und Dauer des Schreibsignals, der Zeitspanne des Lesezyklus und vom Ausmaß der Lesestörung abhängt; all diese Faktoren beeinflussen nachteilig die Anzahl der Lesevorgänge, die ausführbar sind, bis die Trennung der Schwellwerte der Feldeffekt-Transistoren nicht mehr zu unterscheiden ist. Daher möchte man mit einer Klink- oder Sperrschaltung den Abstand zwischen den Schwellwerten abtasten; diese Schaltung soll so empfindlich sein, daß der Abstand bei möglichst vielen Lesevorgängen wahrgenommen wird, bevor er nicht mehr zu unterscheiden ist.

Bei dieser Weiterentwicklung der Erfindung sind die Ausgangsklemmen der kreuz-gekoppelten Klinke nochmals mit mehreren Feldeffekt-Transistoren kreuz-gekoppelt, die in Reihe mit dem Eingang der Feldeffekt-Transistoren zur Klinkenschaltung liegen. Durch die zusätzliche Kreuzkopplung wird der eine Eingang der Feldeffekt-Transistoren isoliert, wenn während des Lesevorganges die Klinke umschaltet; hierdurch werden Fremdstromwege verringert, und die Trennung der Klinkenausgangssignale wird beim Schalten vergrößert.

Für die Weiterentwicklung ist in der Zeichnung ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird. Es stellen dar:

Figur 9 ein Schaltbild der abfühlenden Sperrschaltung mit dem Datenpuffer und der zusätzlichen Kreuzkopplung der Klinkenausgänge und

Figur 10 eine Auftragung der an den Klinkenausgängen D bzw. D[mit Überstrich] auftretenden Signale über der Zeit.

In der Figur 9 ist eine bistabile Sperrschaltung zu sehen, von der wahlweise die binären Daten, die innerhalb des Halbleiterspeichers aus Feldeffekt-Transistoren untergebracht sind, oder die einzelnen analogen Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren abgefragt werden. Die Sperrschaltung der Figur 9, die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 der Figur 4 und die zugehörige Speichermatrix aus Feldeffekt-Transistoren werden mit den Signalen in der zeitlichen Folge des Lesezyklus (Figur 5) beaufschlagt, damit die abfühlende Klinke entsprechend arbeitet.

In Verbindung mit der Figur 8 ist bereits der Abfragevorgang der Speicherbeständigkeit als Prüffolge erläutert. Nach seiner Einleitung isoliert die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 die Bezugsspannungswahlschaltung 16 mit Hilfe der Wahlsignale LOR
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und ROR und führt mit Hilfe ihrer Komplemente ROR[mit Überstrich] und LOR[mit Überstrich] über die Speicherwahlschaltung 14 den beiden Seiten der bistabilen Klinke 10 die Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] zu. Diese Klinke 10 spricht auf die Differenz dieser Eingangssignale an und erzeugt Signale, die den innerhalb der adressierten Speicherzelle aufbewahrten binären Daten entsprechen. Die abfühlende Sperrschaltung und die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 können als integrierte Schaltung angefertigt werden.

Die abfühlende Sperrschaltung der Figur 9 wird in allen Fällen von einem Leseschaltsignal, nämlich einer Spannung V[tief]DD = -15 V eingeschaltet, das an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 33 zu seiner Einschaltung und außerdem an die Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 43 angelegt wird. Ferner gelangt diese Spannung V[tief]DD an die Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 42, die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 43 und an die gemeinsame Torelektroden-Zugelektroden-Verbindung der Feldeffekt-Transistoren 29, 31 und 53, wodurch diese letzten drei Feldeffekt-Transistoren als wirksame Widerstände eingeschaltet werden.

Mit der Zuführung des komplementären Dateneinblendsignals DS[mit Überstrich], nämlich der Spannung V[tief]L = 0 V während der Zeitspanne T[tief]1 zu den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 40, 50, 5 und 7 werden die letzteren eingeschaltet; von den Feldeffekt-Transistoren 5 und 7 werden die Knoten D und D[mit Überstrich] am Ausgang der bistabilen Klinke 10 (Figur 8) in Richtung auf die Spannung V[tief]SS = +15 V geladen, und die Feldeffekt-Transistoren 40 und 50 bringen den Datenausgabeknoten in den einen seiner drei Zustände, nämlich den Schwebezustand. Durch diese Aufladung der Knoten D und D[mit Überstrich] im voraus wird die Klinke 10 für die nachfolgende Abtastung der Differenz der von den Feldeffekt-Transistoren gelieferten Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] während des Abfragens beim Lesevorgang oder der Differenz zwischen der Spannung aus der Bezugsspannungsquelle VR und dem Eingangssignal MEM oder MEM[mit Überstrich] während des Abfragens der Speicherbeständigkeit vorbereitet.

Bei der Abfragung der Speicherbeständigkeit führt die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung 12 (Figur 4) die Wahlsignale ROR und LOR und ihre Komplemente ROR[mit Überstrich] und LOR[mit Überstrich] den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 11, 9, 70 und 80 (Figur 9) zu. Auf diese Weise wird die Klinke 10 wahlweise an die Bezugsspannungsquelle VR und die Ausgänge der Feldeffekt-Transistoren zur Aufnahme der Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] angeschlossen, um die analogen Spannungsschwellwerte der Feldeffekt-Transistoren einzeln abfragen zu können.

Beim Abfragevorgang während des Auslesens trennt die Links-/Rechts-Übersteuerungs-Wahlschaltung die Bezugsspannungsquelle VR durch Abschalten der Feldeffekt-Transistoren 9 und 11 ab, damit die Klinke 10 allein auf den Unterschied zwischen den Eingangssignalen MEM und MEM[mit Überstrich] anspricht und Signale abgibt, die die innerhalb der Speicherzellen aufbewahrten binären Daten sind.

Während der Zeitspanne T[tief]2 wird das komplementäre Dateneinblendsignal DS[mit Überstrich] auf die Spannung V[tief]H (Figur 5) gebracht, die einen Wert von +15 V hat, wodurch die Feldeffekt-Transistoren 5 und 7 abgeschaltet werden. Die auf die Differenz der Eingangssignale MEM und MEM[mit Überstrich] ansprechende Klinke 10 führt diese den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 21 und 23 beim Abfragen während des Lesens zu; beim Abfragen der Speicherbeständigkeit rufen das Eingangssignal MEM oder MEM[mit Überstrich] und die Bezugsspannungsquelle VR an den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 21, 23, 13 und 15 die Leitung dieser Feldeffekt-Transistoren hervor und bauen Leitungsbahnen zwischen den Quellen der Spannung V[tief]SS und der Spannung von 0 V auf, die an der Zugelektrode des angeschalteten Feldeffekt-Transistors 33 angelegt ist. In Abhängigkeit von der Leitung der wahlweise angeschlossenen Feldeffekt-Transistoren, die wiederum von den an ihren Torelektroden liegenden Signalen abhängig ist, fällt die Vorladung an den Knoten D und D[mit Überstrich] mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit ab, bis die Feldeffekt-Transistoren 1 und 3 schalten und die Knoten D und D[mit Überstrich] am Ausgang der Klinke 10 in den hohen bzw. niedrigen stabilen Zustand hineinbringen. Diese Abfallgeschwindigkeit ist von der Umschaltung der Schleifenstromkreise 22 und 24 abhängig, die die Feldeffekt-Transistoren 29 und 25 bzw. 31 und 27 mit den zugehörigen Kondensatoren von 0,6x10[hoch]-12 Farad aufweisen. Die Spannungswerte der stabilen Zustände weisen alle störenden Spannungsabfälle zwischen der idealen Spannung von 0 V und der maximalen Trennspannung von +15 V ab, die in die Klinke 10 eingeführt werden.

Der Schaltvorgang der Klinke wird durch die zusätzliche Kreuzkopplung der Knoten D und D[mit Überstrich] über die Leiter 2 und 4 mit den Torelektroden der Feldeffekt-Transistoren 71 und 81 in Kreuzkopplung verbessert, wobei der eine Feldeffekt-Transistor 71 oder 81 angeschaltet und der jeweils andere abgeschaltet wird. Unter der Annahme, daß beim Abfall des Knotens D[mit Überstrich] auf die Spannung von 0 V der Feldeffekt-Transistor 71 eingeschaltet ist, wird die Spannung V[tief]SS an der Quellenelektrode des Feldeffekt-Transistors 71 der gemeinsamen Quellenelektroden-Zugelektroden-Verbindung der eingeschalteten Feldeffekt-Transistoren 70 und 71 zugeleitet; wegen der sich unterscheidenden Leitung dieser beiden Feldeffekt-Transistoren gelangt die Spannung

V[tief]SS an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 19 und schaltet diesen ab, wodurch der zuvor über die Feldeffekt-Transistoren 19 und 23 zum Knoten D[mit Überstrich] bestehende Stromweg unterbrochen wird.

Da sich zugleich der Feldeffekt-Transistor 71 einschaltet, wird der Feldeffekt-Transistor 81 deshalb abgeschaltet, weil sich der Knoten D in Richtung auf die Spannung V[tief]SS zurück aufladet. Die Quelle der Spannung 0 V an der Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 80, der infolge des Wahlsignals LOR[mit Überstrich] mit der Spannung von etwa 0 V an seiner Torelektrode eingeschaltet ist, wird dann an die Torelektrode des Feldeffekt-Transistors 17 angeschlossen, und zwischen den Quellen der Spannung V[tief]SS und von 0 V an der Zugelektrode des Feldeffekt-Transistors 33 bestehen Stromwege über die eingeschalteten Feldeffekt-Transistoren 21 und 17, sowie über den eingeschalteten Feldeffekt-Transistor 1, während der Feldeffekt-Transistor 3 abgeschaltet ist. Der verminderte Stromfluß wird von dem Schleifenstromkreis 22 weiter eingeschränkt, da der Knoten D beim Rückladen seinen oberen stabilen Zustand erreicht.

Von der zusätzlichen Kreuzkopplung über die Leiter 2 und 4 und die Feldeffekt-Transistoren wird der Umschaltvorgang der Klinke 10 dazu benutzt, um die Gesamtzahl der Stromwege, die bei jedem Klinkvorgang aktiv sind, unabhängig davon ob das Abfragen beim Lesevorgang oder das Abfragen der Speicherbeständigkeit vorgenommen wird, und damit den Stromverbrauch während der Zeitspanne T[tief]R des Lesezyklus herabzusetzen. Diese Verminderung der Stromwege ergibt außerdem eine stärkere Trennung zwischen den Ausgangssignalen, die an den Knoten D und D[mit Überstrich] auftreten.

In der Figur 10 werden die Knoten D und D[mit Überstrich] an der Klinke 10 zwischen einem tiefen, stabilen Zustand von 1 V und einem hohen stabilen Zustand von 13 V umgeschaltet. Der vergrößerte Abstand tritt deshalb auf, weil zur Aufrechterhaltung der stabilen Zustände der Klinke weniger Feldeffekt-Transistoren erforderlich sind, und folglich treten weniger Spannungsabfälle zwischen den Zug- und Quellenelektroden auf, die die Größen der Spannung nachteilig beeinflussen, auf die die Knoten D und D[mit Überstrich] geschaltet werden.

Wie vorstehend betrachtet, ist die zusätzliche Kreuzkopplung
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Klinkenausgänge mit mehreren Feldeffekt-Transistoren, die mit dem Eingang in Reihe liegen, eine Verbesserung, durch die
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vermindert werden, während die Umschaltempfindlichkeit der abfühlenden Sperrschaltung zunimmt.

Claims (9)

1. Schaltung zur Abfragung der Schwellwerte einer Halbleiter-Speicherzelle, die die in ihr enthaltene binäre Information wiedergeben, in Form analoger Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einschaltung einer bistabilen Klinke (10) in ihren einen Zustand von einer Übersteuerungs-Wahlschaltung (12) eine Bezugsspannungsquelle (VR) und die Halbleiter-Speicherzelle an die bistabile Klinke (10) anschließbar sind, und daß von einer die Bezugsspannungsquelle (VR) aufwärts bzw. abwärts schaltenden Wahlschaltung (16) die bistabile Klinke (10) bei einer Bezugsspannung in ihren anderen Zustand umschaltbar ist, die der analogen Spannung des gewählten Schwellwertes der Halbleiter-Speicherzelle entspricht.

2. Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Speicherzelle aus zwei oder mehreren Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Schwellwert auf der Basis eines Metallnitridoxids aufgebaut ist.

3. Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Übersteuerungs-Wahlschaltung (12) ein linkes Übersteuerungssignal (LOR) und sein Komplement (LOR[mit Überstrich]) und ein rechtes Übersteuerungssignal (ROR) und sein Komplement (ROR[mit Überstrich]) erzeugbar sind, und daß zum Anschluß der Halbleiter-Speicherzelle an die bistabile Klinke (10) einer Speicherwahlschaltung (14) das Komplement (LOR[mit Überstrich] oder ROR[mit Überstrich]) des linken oder rechten Übersteuerungssignals und zum Anschluß der Bezugsspannung (VR) an die bistabile Klinke (10) einer Bezugsspannungs-Wahlschaltung (16) das linke oder rechte Übersteuerungssignal (LOR oder ROR) zuführbar sind.

4. Schaltung nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherwahlschaltung (14) zwei Abschnitte (14a, 14b) mit je einem Feldeffekt-Transistor (17; 19) aufweist, an dessen Torelektrode das Komplement (LOR[mit Überstrich] bzw. ROR[mit Überstrich]) zur Zuleitung des Ausgangssignals des gerade abgefragten Feldeffekt-Transistors der Halbleiter-Speicherzelle an die eine Seite der bistabilen Klinke (10) heranführbar ist, und daß das Übersteuerungssignal (LOR bzw. ROR) an den entsprechenden Abschnitt (16a oder 16b) der Bezugsspannungs-Wahlschaltung (16) zur Zuleitung der gewählten Bezugsspannung (VR) an die andere Seite der bistabilen Klinke (10) heranführbar ist, so daß durch Vergleich der analoge Spannungsschwellwert des gerade abgefragten Feldeffekt-Transistors (Q1 bzw. Q2) abfühlbar ist.

5. Schaltung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungs-Wahlschaltung (16) zwei Abschnitte (16a, 16b) mit je einem Feldeffekt-Transistor (9; 11) aufweist, an deren Torelektroden beim Lesevorgang eine Haltespannung (V[tief]H) zur Isolierung der Bezugsspannungs-Wahlschaltung (16) von der bistabilen Klinke heranführbar ist.

6. Schaltung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ausgänge der bistabilen Klinke (10) bildenden Knoten (D, D[mit Überstrich]) an eine konstante Spannungsquelle (V[tief]SS) über je einen Feldeffekt-Transistor (7; 5) angeschlossen sind, deren Torelektroden zur Voraufladung der Klinke (10) in Vorbereitung des Vergleiches ein komplementäres Dateneinblendsignal (DS[mit Überstrich]) zuführbar ist.

7. Schaltung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Knoten (D, D[mit Überstrich]) eine Datenpufferschaltung mit einem Datenausgabeknoten nachgeschaltet ist, der beim Abfühlen der analogen Schwellwertspannung (V[tief]T) umschaltet.

8. Schaltung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abtrennung der Feldeffekt-Transistoren (17, 19) der Speicherwahlschaltung (14) von den zugehörigen Knoten (D, D[mit Überstrich]) diesen Feldeffekt-Transistoren (17, 19) jeweils ein Transistorpaar (80, 81; 70, 71) zugeordnet ist, wobei dem einen Feldeffekt-Transistor (80 bzw. 70) des Paares das Komplement (LOR[mit Überstrich] bzw. ROR[mit Überstrich]) des Übersteuerungssignals zuführbar ist, während der andere Feldeffekt-Transistor (81, 71) vom zugeordneten Knoten (D, D[mit Überstrich]) der bistabilen Klinke (10) aus steuerbar ist.

9. Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Speicherzellen, die bistabile Klinke (10), die Übersteuerungs-Wahlschaltung (12) zumindest als integriertes Schaltungschip ausgebildet sind.