DE69218818T2

DE69218818T2 - PROM-Speicher

Info

Publication number: DE69218818T2
Application number: DE69218818T
Authority: DE
Inventors: Michel Burri
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2012-01-28
Also published as: EP0502305A3; GB2253489B; DE69218818D1; GB9104743D0; GB2253489A; EP0502305A2; JPH05190789A; US5392418A; HK1000223A1; EP0502305B1; JP2590664B2

Description

Sachgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen nicht flüchtigen bzw. nicht löschbaren (programmierbaren) Nurlesespeicher (Read Only Memory) zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Anwendungen.

Stand der Technik

Eine Vielfalt programmierbarer Nurlesespeicher ist bekannt. Einige enthalten eine schmelzbare Verbindung, die durch einen hohen Stromimpuls oder eine Strahlung in Form von ultraviolettem Licht zerstört wird. Andere Typen enthalten floatierende Gatter, bei denen eine Ladung auf dem Gatter durch Anlegen einer hohen Spannung, zum Beispiel 25 Volt, plaziert wird. Ein anderes Verfahren ist dasjenige, eine hohe Umkehrspannung an eine Zener-Diode, viel höher als ihre normale Durchbruchsspannung, anzulegen, um zu bewirken, daß die Diode zu einem offenen Schaltkreis wird.
Ein Problem mit allen vorstehenden Typen programmierbarer Speicher ist dasjenige, daß sie nicht für Kraftfahrzeug-Anwendungen geeignet sind, bei denen, in situ, ein Programmieren der Elemente erforderlich ist, unter Verwendung von nur 12 Volt Batterie- Energieversorgung; weiterhin sind Speicher vom Typ mit schmelzbarer Verbindung nicht immer zuverlässig.
Es ist vorgeschlagen worde, einen pn-Diodenübergang mit einer metallischen Schicht nahe dazu zu schaffen, wodurch die Diode in ihrem normalen Zustand einen logischen Zustand repräsentiert, und der andere logische Zustand wird durch Unterwerfen der Diode einem niedrigen Spannungsstromimpuls in einer nach vorne gerichteten Bias-Richtung erzeugt, die ausreichend ist, um den Übergang zu schmelzen, und zwar durch Bewirken eines Eindringens von Metallionen oder -atomen in den Dioden übergangsbereich
Dies ist weiterhin in der Veröffentlichung IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol SC-21, no. 5, Oktober 1986, Seiten 861-868, von Fukushima et al, mit dem Titel "A 15-ns 8-kbit Junction-Shorting Registered PROM", beschrieben.
Ein Problem mit einer solchen Anordnung ist dasjenige, daß der Stromimpuls die elektrische Kontinuität der metallischen Schicht zerstören kann, was zu einem offenen Schaltkreis führt. Zusätzlich kann ein weiteres Metalleindringen während der Lebenszeit eines ansonsten korrekt programmierten Diodenübergangs eine elektrische Kontinuität zerstören.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme zu überwinden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine nicht flüchtige Speicherzelle, die eine pn-Diode, wobei die Diode in ihrem normalen Zustand einen logischen Zustand repräsentiert und der andere logische Zustand durch Schmelzen der Diode zum Erzeugen eines Kurzschlusses erzeugt wird, und Einrichtungen zum Fühlen des logischen Zustands der Diode umfaßt, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zum Fühlen aufweist
eine Einrichtung zum Entwickeln einer Fühlspannung über die Diode,
eine erste Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der Fühlspannung mit einer ersten Referenzspannung größer als die normale Übergangsspannung der pn-Diode, eine zweite Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der Fühlspannung mit einer zweiten Referenzspannung geringer als die normale Übergangsspannung, allerdings größer als die Spannung des geschmolzenen Übergangs der pn-Diode, und eine Einrichtung, die auf die Ausgänge der ersten und zweiten Komparatoreinrichtung anspricht, um ein Ausgangssignal zu liefern, das einen ersten Wert, wenn die Fühlspannung zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung liegt, und einen zweiten Wert, wenn die Fühlspannung nicht zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung liegt, besitzt.
Demzufolge schafft gemäß der Erfindung die Komparatoreinrichtung eine EXCLUSIVE OR (Exklusiv Oder) Funktion derart, daß dann, wenn der Komparator Werte ausgibt, die unterschiedlich sind, das Ausgangssignal einen ersten Wert besitzt (der angibt, daß der Diodenübergang geschmolzen ist und ein Kurzschlußkreis ist, oder eine elektrische Kontinutität zerstört worden ist, und er ein offener Schaltkreis ist), wogegen dann, wenn die Komparatorwerte dieselben sind, das Ausgangssignal einen zweiten Wert besitzt (der angibt, daß sich der Diodenübergang in einem normalen Zustand befindet).
Demzufolge ist es gemäß der Erfindung möglich, den logischen Zustand der Speicherzelle zu bestimmen, ob sich nun die Zelle in einem ersten Zustand, der einen normalen Zustand des Diodeniibergangs darstellt, oder in einem zweiten Zustand, der einen offenen oder Kurzschlußkreiszustand des Diodenübergangs darstellt, befindet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:--
Figur 1 zeigt ein Schaltkreisdiagramm einer Speicherzelle gemäß der Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie die Figur 1 zeigt, ist dort eine Speicherzelle eines programmierbaren Nurlesespeichers (Programmable Read Only Memory) dargestellt, der als sein zentrales Element einen Basis-Emitter-Übergang 2 eines bipolaren Transistors Q3 aufweist. Dieser Basis- Emitter-Übergang ist von einem solchen Aufbau, um ein Schmelzen des Übergangs zu ermöglichen, wenn ein niedriger Spannungs-Stromimpuls daran derart angelegt wird, um die normale Dioden-Übergangs-Spannung von 0,7 Volt zu einem niedrigen Wert von 0,1 Volt hin zu ändern. Diese zwei unterschiedlichen Zustände stellen unterschiedliche logische Zustände der Speicherzelle dar.
Zum Programmieren des Übergangs 2 wird ein Darlington-Paar von Transistoren Q1, Q2 zwischen einer Versorgungsspannung Vcc und der Basis des Übergangs 2 gekoppelt. Ein logisches Programm-Signal wird an die Basis des Transistors Q1 angelegt, um ein Programmieren zu bewirken.
Um den Zustand des Diodenübergangs zu bestimmen, ist ein Fühlschaltkreis 4 vorgesehen, der eine Spannung Vm, die über einen Widerstand R1 an die Diode 2 angelegt ist, um eine Fühlspannung darüber zu entwickeln, aufweist. Diese Fühispannung wird an den invertierenden Eingang eines ersten Operationsverstärkers oder Kopmparators C1 und an einen nicht-invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers oder Komparators C2 angelegt. Eine Referenzspannung von 1,0 Volt wird an den nicht-invertierenden Eingang des Komparators C1 angelegt und eine Referenz von 0,2 Volt wird an den invertierenden Eingang des Komparators C2 angelegt. Die Ausgänge des Komparators C1 und C2 sind gemeinsam mit dem Eingang eines invertierenden 12L-Gatters 6 verbunden. Der Eingang des Gatters 6 ist auch durch einen Lastwiderstand R2 mit der Spannung Vm gekoppelt. Das Gatter 6 wird durch eine Versorgungsspannung R1 versorgt.
Demzufolge kann im Betrieb die Diode 2 eine normale Spannung von 0,7 Volt haben, oder, falls ein Programmieren eine Kurzschlußkreis-Spannung von 0,1 Volt bewirkt hat, oder, falls die elektrische Kontiuität unterbrochen worden ist, wird eine offene Schaltkreisspannung gleich zu Vm sein. Um den logischen Zustand der Diode 2 zu fühlen, wenn sich die Diode in ihrem normalen Zustand befindet, was eine Fühlspannung von 0,7 Volt liefert, werden beide Komparatoren einen positiven Ausgang liefern. Dies bedeutet, daß die Ausgangstransistoren der Komparatoren C1 und C2 ausgeschaltet sein werden, was positive Ausgänge liefert und eine Strominjektion durch einen Widerstand R2 zu dem Eingang des Gatters 6 ermöglicht, wobei sich dieses Gatter invertiert, was einen Null-Spannungsausgang liefert.
Falls die Diode 2 durch ein geeignetes Programmieren geschmolzen worden ist, was zu einer niedrigen Übergangsspannung von 0,1 Volt oder im Bereich davon führt, wird diese Spannung an die Eingänge der Komparatoren C1, C2 angelegt, was dazu führt, daß der Komparator C1 hoch an seinem Ausgang verbleibt, wogegen der Komparator C2 bei dem Fühlen zu niedrig übergeht, so daß sein Ausgangstransistor eingeschaltet ist, was ihn zu einem Drain eines Stroms von dem Widerstand R2 führt, so daß kein Strom in das Gatter 6 injiziert wird und der Ausgang des Gatters 6 hoch verbleibt.
Falls während des Programmierens des Übergangs 2 der Übergang zu einem offenen Kreis übergeht, wird eine Spannung Vm an die Eingänge der Komparatoren C1, C2 angelegt, was dazu führt, daß der Ausgang von C1 zu niedrig übergeht, wogegen der Ausgang von C2 zu hoch übergeht. Demzufolge wird der Ausgangstransistor von C1 eingeschaltet, was den Strom von dem Widerstand R2 aus draint bzw. entleert und eine Strominjektion in das Gatter 6 verhindert. Demzufolge verbleibt der Ausgang des Gatters 6 hoch.

Claims

1. Nicht flüchtige Speicherzelle, die eine pn-Diode (2), wobei die Diode in ihrem normalen Zustand einen logischen Zustand darstellt und der andere logische Zustand durch Schmelzen der Diode zum Erzeugen eines Kurzschlusses erzeugt wird, und eine Einrichtung zum Fühlen des logischen Zustands der Diode umfaßt, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zum Fühlen aufweist:

eine Einrichtung (R1) zum Entwickeln einer Fühlspannung über die Diode,

eine erste Komparatoreinrichtung (C1) zum Vergleichen der Fühlspannung mit einer ersten Referenzspannung größer als die normale Übergangsspannung der pn- Diode, eine zweite Komparatoreinrichtung (C2) zum Vergleichen der Fühlspannung mit einer zweiten Referenzspannung geringer als die normale Übergangsspannung, allerdings größer als die Spannung des geschmolzenen Übergangs der pn- Diode, und eine Einrichtung (6, R2), die auf die Ausgänge der ersten und der zweiten Kompensatoreinrichtung anspricht, um ein Ausgangssignal zu liefern, das einen ersten Wert, wenn die Fühlspannung zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung liegt, und einen zweiten Wert, wenn die Fühispannung nicht zwischen der ersten und der zweiten Referenzspannung liegt, besitzt.

2. Zelle nach Anspruch 1, wobei die Diode (2) durch den Emitter des bipolaren Transistors (Q3) gebildet ist.

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung zum Entwickeln einer Fühlspannung einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einer Speicherenergieversorgung (Vm) und der Diode (2) gekoppelt ist, aufweist, wobei die erste und die zweite Komparatoreinrichtung mit einem Knoten zwischen der Diode und dem ersten Widerstand gekoppelt ist.

4. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Komparatoreinrichtung (C1) einen ersten Operationsverstärker, der einen nicht invertierenden Eingang (+), der mit der ersten Referenzspannung (1V) gekoppelt ist, und einen invertierenden Eingang (-), der mit der Fühlspannungseinrichtung (R1) verbunden ist, aufweist.

5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Komparatoreinrichtung (C2) einen zweiten Operationsverstärker aufweist, der einen nicht-invertierenden Eingang (+), der mit der Fühlspannungseinrichtung (R1) verbunden ist, und einen invertierender Eingang (-), der mit der zweiten Referenzspannung (0,2 V) verbunden ist, bildet.

6. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgang der ersten und der zweiten Komparatoreinrichtung gemeinsam mit dem Eingang einer Ausgangs-Gatter-Einrichtung (6) verbunden ist.

7. Zelle nach Anspruch 6, wobei die Ausgangs-Gatter-Einrichtung (6) ein invertierendes I²L-Gatter aufweist.

8. Zelle nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Lastwiderstand (R2) zwischen den Ausgängen der Komparatoreinrichtungen (C1, C2) und einer Speicherenergieversorgung (Vm) verbunden ist.

9. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Einrichtung zum Programmieren der Diode umfaßt, die ein Darlington-Paar aus Transistoren (Q1, Q2), die mit der Diode gekoppelt sind, aufweist.