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概述
PMOS OTP(一次可编程只读存储器)是一种可编程逻辑电路。它的特点是能够被编程一次,只读取一次,因此它通常被用于存储一些不会改变的信息,如生产厂商的代码、序列号、固件版本号等。
PMOS OTP的器件结构
PMOS OTP的器件结构与普通的PMOS电路非常相似,主要包括负载PMOS管、开关NMOS管和编程控制线。开关NMOS管的控制信号可以通过编程控制线来控制,因此可以根据需要编程。在正常工作状态下,NMOS管是关闭的,而负载PMOS管是打开的,使得PMOS OTP的输出为高电平。
在编程时,编程控制线会被拉低,这样开关NMOS管就会打开,电容会用外部编程电压充电,从而在负载PMOS管和漏极之间形成一个复合型的电荷。这些电荷会跨越氧化物层,导致器件发生损伤,固化编程状态,并破坏通道-漏极PN结,形成一条损坏的通路,从而使得PMOS管失去导电能力。
PMOS OTP的工作原理
PMOS OTP的工作原理基于PN结损伤效应,它的编程采用氧化物破坏技术。在编程之前,氧化层的固有厚度使得负载PMOS的漏极和源极是隔离的。当编程电压被引入时,电子将跨越氧化物层,导致漏极和源极之间形成一条永久通路,使得PMOS OTP失去导电能力。
PMOS OTP相当于一个氧化物层挂零的电容。使用一个电荷振荡器来充电,然后用深突击(deep ion implantation)或激光(laser)来损坏氧化物层,使电容失效。
实现方法
PMOS OTP的实现方法分为非漏土法和漏土法两种。
非漏土法:使用在PMOS的栅和漏紫外线辐射(UV Erase)来确保PMOS的禁带低于它的substrate。在编程操作中,利用NMOS管来外部为PMOS通道施加电压,导致损坏氧化层和PMOS电容,氧化层的损坏导致PMOS不再导电。
漏土法:在PMOS的栅极和漏极之间注入漏土以加大注电后的子阱所形成的欧姆接触的电阻,进而导致栅极与漏极电压不均衡,将漏极通焊成短路状态,形成损坏的PN结并固化编程状态。
PMOS OTP采用非易失性存储技术,它的编程一旦完成就不可逆转,可以有效地保护存储的数据免于被改变。PMOS OTP具有体积小、功耗低、结构简单等特点,在很多应用领域(如移动电话、数字电视、计算机等)都发挥了重要作用。