Изобретение относитс к полупроводниковой микроэлектронике и вычис лительной технике и может найти широкое применение в арифметических и запоминающих устройствах ЭВМ, в опт электронных устройствах обработки информации. Известен двумерный массив на при борах с зар довой св зью, вл ющийс матрицей приборов с зар довой св зый Известно также устройство, состо щее из модифицированных поверхност но-зар довых транзисторов, образующ матрицу элементов пам ти. Оно состо ит из полупроводникового кристалла и системы горизонтальных пересекающихс электродов, разделенных межд собой и кристаллом сло ми диэлектри ка, не позвол ющее осуществл ть запоминание 2j . Целью изобретени вл етс расши рение функциональных возможностей матрицы. Цель достигаетс за счет одинако вого полевого воздействи электродо в области их перекрыти на полупроводник . Дл этого нижний провод щий электрод в области перекрыти с вер ним электродом имеет окно дл элект рического пол верхнего электрода, причем один из электродов зар довог элемента вл етс общим дл всей строки матрицы, а другой, пересекающийс с ним, общим дл всего столб ца. Дл реализации возмо7((ности рдина кового воздействи на поверхность полупроводника электродов обеих уро ней электроды нижнего уровн перфорируютс в местах образовани зар до вого элемента так, что электроды вто рого уровн получают ту же возмож-iHocTb воздействи на поверхность полупроводника в местах перфорации, в частности при одинаковых по амплйтуда управл ющих импульсах на электродах первого и второго уровней и одинаковой толщине диэлектрика между электродами как первого, так и второго уровней, и поверхностью полупроводника, площади тех частей электродов, которые лежат на тонком окисле и образуют зар довый элемент должны быть равны. В терминах поверхностно -з до довых транзисторов ПЗТ (источник - электрод, управл ющий переносом - приемник) электроды зар дового элемента выполн ют одновременно или поочередно функцию источника или приемника, поверхностно-зар дова св зь (ПЗС) между двум р дами расположенными зар довыми элементами осуществл етс при помощи электрода, управл ющего переносом , или другим известным способом, но при этом один из электродов одного из уровней дл обоих элементов будет обишм. Матрица работает следующим образом . В режиме устройтва умножени следующего сложени (в ы ч и т а н и ). Два числа, которые необходимо перемножить, представл ютс в двоичном коде. Каждой цифре, в соответствии с ее значением (О или 1), ввод тс два различных уровн потенциалов HI и ЕО , один из которых эквивалентен потенциалу записи в ПЗС (ПЗТ), другой не приводит к образованию обедйенной области, или, во вс ком случае, приводит к накоплению зар да, существенно отличного от величины зар да при другом потенциале при той же величине емкости системы электрод - диэлектрик - полупроводник . Таким образом, числа в соответствии с их изображением (сочетанием 1 и О) могут быть представлены набором потенциалов В( (сеответствующ ,его 1) и EQ (соответствующего О), которые с учетом их последовательности в числе подаютс (прикладываютс ) на электроды, причем один набор потенциалов (изображение одного числа) прикладываетс на электроды одного уровн , набор других потенциалов (изображение другого числа) прикладываетс на электроды другого уровн . В результате будем иметь матрицу потенциалов, причем в местах пересечени электродов первого и второго уровней (т,е, в зар довом элементе) могут быть, очевидно , следующие сочетани потенциалов : Е, ЕО ; ЕО EI ; Eg ЕО ; Е, Е. . после накоплени неосновных носителей в потенциальных мах (за счет термоили оптической генерации) произойдет изменение физической природы носител информации: там, гдена электроде в зар довом элементе был потенциал Е( , будет накоплен зар д неосновных носителей Q (uaicc , там где Е,;, - зар д Q с Q макс Q О После накоплени зар дов в потенциальных мах в соответствии с Е, и EQ осуществл етс перенос зар дов в пределах зар дов элементов из-под всех элементов одного уровн под электроды другого. Это осуществл етс путем подачи на все электроды одного уровн потенциала сохранении на электродах другого уровн Набора потенциалов, соответствующего одному из множимых чисел. Та же операци производитс с электродами другого уровн при сохранении набора потенциалов, соответствующего другому множимому числу . В пределах каждого зар дового элемента перенос зар да неосновных носителей из одной потенциальной мы в другую, более глубокую, происходит только при сочетании на элект родах потенциалов Е, Е, , во всех дру гих случа х зар д будет экстрагирован подложкой. После установлени на всех электродах, потенциала Е {со ответствующего напр жению хранени в ПЗС и ПЭТ) имеем мГатрицу потенциальных м, в которых присутствие или отсутствие зар да неосновных носителей соответствует логической 1 или О, а их положение в матрице - набору частичных произведений , поскольку в каждом зар довом элементе выполнены правила умножени цифр множимого и множител , а строка (столбец) в этом случае содержит частичное произведение. Стро ка (столбец) последовательно выно-. ситс из матрицы, при этом электроды , на которые подавались наборы потенциалов в соответствии с перемножаемыми числами, играют роль полевых электродов, которые необходимы дл переноса зар дов из столбца (строки) в столбец (строку) до тех пор, пока весь результат не бедет выведен из матрицы (анало ично работе регистров сдвига или фотопри емных матриц из ПЗС и ПЗТ) , причем возможно поразр дное смещение части ных произведений. Сложение (вычитание) двоичного числа с результатом умножени может быть произведено после образовани частичных произведений и смещени их в матрице на один шаг в освободи шуюс строку (столбец) инжекцией зар дов неосновных носителей, напр мер, из р-п переходов, наход щихс в обрамлении матрицы. В режиме зап о м и н а ющего устройс т в а с последовательной выборкой по словам вольной в ы и с п р о и 3 б о р к о и. о Информаци в матрицу зар довых 15лементов записываетс следующим образом: под всеми электродами одн го уровн накапливаютс зар ды нео новных носителей: слово, которое н обходимо записать в данную строку (столбец) представл етс набором потенциалов Е, и EQ (ансшогично предыдущему режиму) и подаетс на электроды этого уровн , одновремен но все электроды другого уровн , кроме того электрода, под которым должно быть записано слово, принимают значение потенциала Е, , что приводит к переносу зар да в тех зар довых элементах, где потенциал электрода принимает значение С В зар довых, элементах, в которых производитс запись, сочетание потенциалов на обоих электродах ЕО ЕО приводит к сохранению зар да. Таким образом, записано слово, после чего На этом столбце (строке) устанавливаетс потенциал хранени , что позвол ет сохранить информацию под электродом одного уровн при изменении потенциалов на электродах другого уровн при записи других слов в другие столбцы (строки). Считывание информации производитс аналогично работе регистра сдвига на пае (ПЗТ), Произвольна выборка информации может быть реализована путем измерени потенциала электрода одного уровн , под который перенесен зар д ( Q мокс или Q « О макс ) из-под электрода другого уровн в зар довом элементе, из которого необходимо считат ь информацию, при этом во всех других зар довых элементах, дл которых этот электрод вл етс общим, зар ды перенесены под электроды другого уровн . Произвольна выборка может быть реализована так же, как и в матрице модифицировани ПЗТ путем введени диффузионной линии считывани . Посто нное запоминающее устройство. В этом случае в заданных местах под электродами одного из уровней в тонкий диэлектрик, раздел ющий электроды и поверхность полупроводника , встраиваетс технологическим путем неподвижный зар д, которьШ приводит к такому изменению глубины потенциальной мы, что зар д подвижных неосновных носителей, накопленных под электродом с введенным неподвижным зар дом, отличаетс от подвижного зар да, накопленного под электродом, где неподвижный зар д введен не был при прочих равных услови х на величину, позвол ющую их индентифицировать на выходе устройства , как логические 1 и О. Полупосто нное запомин ющее устройс тв о. в этом случае используетс эффект накоплени зар да на границе двух Диэлектриков, например В Сильных (предпробивных) электрических пол х (так нaзывae ый эффект пам ти в МНОП-структурах). В зар51довом элементе электроды первого и второго уровней отделены от поверхности полупроводника двум сло ми диэлектрика, на границе раздела которых может сохранитьс зар д при напр жении противоположного знака на полевом электроде, не превышающем по абсолютному значению напр жение записи и стирани (в реальных Р-канальных МНОП-структурах напр жение записи - 50+5 в, амплитуда фазового импульса, достаточна The invention relates to semiconductor microelectronics and computing technology and can be widely used in computer arithmetic and storage devices, in wholesale electronic information processing devices. A two-dimensional array of charge-coupled devices is known, which is a matrix of devices with charge-coupled. A device consisting of modified surface-charge transistors is also known, forming a matrix of memory elements. It consists of a semiconductor crystal and a system of horizontal intersecting electrodes separated between themselves and the crystal by layers of a dielectric, which does not allow storing 2j. The aim of the invention is to expand the functionality of the matrix. The goal is achieved due to the same field effect of the electrode in the region of their overlap on the semiconductor. For this, the lower conductive electrode in the overlap area with a vertical electrode has a window for the electric field of the upper electrode, with one of the charge element electrodes common to the entire row of the matrix, and the other intersecting with it common to the entire column. To realize the possibility of a 7 (the same impact on the semiconductor surface of the electrodes of both levels, the lower level electrodes are perforated at the places where the charge element is formed, so that the second level electrodes get the same effect on the surface of the semiconductor, in particular with the same amplitude control pulses on the electrodes of the first and second levels and the same thickness of the dielectric between the electrodes of both the first and second levels, and the surface of the semiconductor, pl The parts of the electrodes that lie on a thin oxide and form a charge element must be equal.In terms of surface-to-bottom transistors, the PZT (source - electrode transfer control - receiver) electrodes of the charge element simultaneously or alternately function as the source or a receiver, a surface charge connection (CCD) between two rows of spaced charge elements is carried out by means of a transfer control electrode, or other known method, but one of the electrodes is one of the levels for the two elements will obishm. The matrix works as follows. In the multiply mode of the next addition (in and h and t and n). The two numbers that need to be multiplied are represented in binary code. Each digit, in accordance with its value (O or 1), is entered into two different potential levels HI and EO, one of which is equivalent to the recording potential in a CCD (PZT), the other does not lead to the formation of a dining area, or , leads to the accumulation of a charge that is significantly different from the charge at a different potential for the same value of the capacitance of the electrode – dielectric – semiconductor system. Thus, the numbers in accordance with their image (combination of 1 and O) can be represented by a set of potentials B ((correspondingly, its 1) and EQ (corresponding to O), which, taking into account their sequence in number, are applied (applied) to the electrodes, and one set of potentials (image of one number) is applied to the electrodes of one level, a set of other potentials (image of another number) is applied to the electrodes of another level. As a result, we will have a potential matrix, and at the intersection of the electrodes and the second level (t, e, in the charging element) there may obviously be the following combinations of potentials: E, EO; EO EI; Eg EO; E, E.. after accumulating minority carriers in potential max (due to thermal or optical generation ) there will be a change in the physical nature of the information carrier: there, where the electrode in the charging element was, the potential E (, will accumulate the charge of minority carriers Q (uaicc, where E,;, is the charge Q with Q max Q О After accumulation of charges in potential max in accordance with E, and EQ is the charge transfer within the limits of charge Elements of elements from under all elements of one level under the electrodes of another. This is accomplished by applying to all electrodes one level of potential retaining on the electrodes another level of the Set of potentials corresponding to one of the multiplicands. The same operation is performed with electrodes of another level while maintaining a set of potentials corresponding to another multiplicative number. Within each charge element, charge transfer of minority carriers from one potential to another, deeper, occurs only when the potentials E, E, are combined on the electrodes, in all other cases the charge will be extracted by the substrate. After establishing on all electrodes the potential E {corresponding storage voltage in the CCD and PET), we have mGatrix of potential m, in which the presence or absence of charge of minority carriers corresponds to logical 1 or O, and their position in the matrix is a set of partial products, since in each charge element, the rules of multiplying the numbers of the multiplicand and multiplier are fulfilled, and the row (column) in this case contains a partial product. The row (column) is sequentially drawn. sits from the matrix, while the electrodes to which the sets of potentials were applied in accordance with the numbers to be multiplied play the role of field electrodes, which are necessary to transfer the charges from the column (row) to the column (row) until the entire result is deduced from the matrix (similar to the work of shift registers or photoreceiver arrays of CCD and PZT), and it is possible that bitwise displacement of the partial products is possible. Adding (subtracting) a binary number with the result of multiplication can be done after partial works are formed and their displacement in the matrix is one step into the empty row (column) by injection of charges of minority carriers, for example, from pn transitions in the frame matrices. In the mode of memory of a device with a sequential sampling according to the words of the free and in a row and 3 batches. Information in the matrix of charge elements is recorded as follows: charges of non-primary carriers are accumulated under all electrodes of the same level: the word to be written in this row (column) is represented by a set of potentials E, and EQ (in a manner similar to the previous mode) and It is applied to electrodes of this level, but all electrodes of a different level, besides that electrode, under which the word is to be written, take the value of potential Е, which leads to charge transfer in those charge elements where the potential kind takes the value S pa charge, elements in which recording is performed, the combination of the potentials at both electrodes EO EO charge conservation leads to yes. Thus, a word is written down, after which the storage potential is established in this column (row), which allows information under one level to be stored when potential changes at another level are stored when writing other words to other columns (rows). Information is read in the same way as the shift register on the unit (PZT). Arbitrary sampling of information can be realized by measuring the potential of an electrode of one level under which the charge is transferred (Q max or Q "O max) from an electrode of another level in the charging element information from which it is necessary to read information, while in all other charge elements for which this electrode is common, charges are transferred under electrodes of a different level. Arbitrary sampling can be implemented in the same way as in the PZT modification matrix by introducing a diffusion readout line. Permanent storage device. In this case, at specified locations under the electrodes of one of the levels, a fixed dielectric separating the electrodes and the surface of the semiconductor is embedded in the process by a fixed charge that leads to such a change in the depth of the potential we that the charge of the moving minority carriers fixed charge, differs from the moving charge accumulated under the electrode, where the fixed charge was not introduced, all other conditions being equal, by an amount that allowed them to be identified at the output de devices as logic 1 and a semi O. Goes memorizing yuschee ma tv o. in this case, the effect of accumulation of charge on the boundary of two dielectrics is used, for example, B Strong (pre-breakdown) electric fields (this is the so-called memory effect in MNOS structures). In the charge cell, electrodes of the first and second levels are separated from the semiconductor surface by two layers of dielectric, at the interface of which the charge can be kept at a voltage of opposite sign on the field electrode, which does not exceed the write and erase voltage of absolute value in real P-channel MNOS structures write voltage - 50 + 5 V, the amplitude of the phase pulse is sufficient
дл накоплени и переноса подвижного зар да и переноса подвижного зар да дл аналогичных ПЭС-структур 20+5 в), а также при отключенных источниках питани . Запись зар да в двухслойный диэлектрик производитс в столбце (строке) зар довых элементов, в которых потенциалы электродов обоих уровней одинаковы и равны tf и под ними накоплен максимальный зар д неосновных носителе при изменении на одном из электродо потенциала fj до потенциала записи соответствующего МНОП-транзистора, в котором роль инверсионного канала источника носителей зар да, играе область потенциальных им, згтолненных подвижными носител ми, происходит закрепление зар да на границе раздела двух диэлектриков, который экранирует поле электрода, что приводит к изменению глубины потенцигшной мы при установлении потенциала Е« (при прочих равных услови х). В других зар довых элементах, где сочетание потенциалов было EQ EU-J записи не происходит из-за отсутстви накопленного зар да подвижных носителей. Врем хранени , процессы стирани и перезаписи аналогичны дл МНОП-транзисторов . Считывание в таком устройстве производитс без разрушени записанной информации;for accumulation and transfer of mobile charge and transfer of mobile charge for similar PES structures 20 + 5 c), as well as with disconnected power supplies. The charge is written in a two-layer dielectric produced in a column (row) of charge elements in which the potentials of the electrodes of both levels are the same and equal to tf and under them accumulated the maximum charge of the minority carrier when the potential of the corresponding INOS transistor changes on one of the electrodes in which the role of the inversion channel of the source of charge carriers, plays the region of potential ones, made of mobile carriers, the charge is fixed at the interface of two dielectrics, which uet field electrode, which leads to a change in depth we potentsigshnoy when setting potential E "(under otherwise equal conditions). In other charge elements, where the combination of potentials was EQ EU-J recording does not occur due to the absence of accumulated charge of mobile carriers. The storage time, erase and rewrite processes are similar for MNOS transistors. Reading in such a device is done without destroying the recorded information;
Другие функционал ьные возможности матрицы зар довых элементов .Other functional capabilities of the matrix of charge elements.
Каждый зар довый элемент представ-. л ет собой логическую схему И на три входа (электрод первого уровн , электрод второго уровн , источник неосновных носителей). Зар д неосновных носителей из-под электрода второго уровн может быть перенесен только под электрод первого уровн (т.е. осуществл етс однозначна направленность переноса), зар д изпод электрода первого уровн может быть передан как под электрод второго уровн , так и в ближайшие зар довые элементы (по крайней мере в 4 ближайшие элемента),, что позвол ет измен ть двумерное изображение Матрицы чисел. Если ввести операцию локальной генерации носителей (например , координатной засветл ой | .элементов} можно реализовать умножение двумерных матриц.Each charge element is represented by-. It is a logical AND circuit with three inputs (first level electrode, second level electrode, source of minority carriers). The charge of minority carriers from under the second level electrode can be transferred only under the first level electrode (i.e., the transfer direction is unequivocal), the charge from under the first level electrode can be transferred both under the second level electrode and in the next charge Dowel elements (at least 4 nearest elements), which allows changing the two-dimensional image of the Matrix of numbers. If we introduce the operation of local generation of carriers (for example, the coordinate luminosity of | | elements), one can realize the multiplication of two-dimensional matrices.