Патентно :>&:

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

378954

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 09.Х1.1971 (№ 1712943/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 18 1Ч.1973. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 21.VI.!973

M. Кл. G 11с 11 34

Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Мнннстроп

СССР

УДК 621.622.25 (088.8) У1БП01

Бл! „ ; :

Авторы изобретения

В. И, Старосельский и В. И. Суэтинов И

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженернофизический институт

Заявитель

ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ

Изобретение касается полупроводниковой импульсной техники и может быть применено в сверхбыстродействующих устройствах памяти цифровых вычислительных машин.

Известные запоминающие элементы, выполненные на двух последовательно соединенных диодах Ганна, не могут быть использованы как ячейки памяти, так как в них невозможны выборочная запись и выборочное считывание информации.

Предлагаемая ячейка памяти отличается тем, что запоминающий конденсатор, подключенный к средней точке, заменен диодом

Шоттки, катод которого подключен к общей точке соединения диодов ячейки, а анод — к разрядной шине, причем один из диодов Ганна имеет большую площадь поперечного сечения.

На фиг. 1 дана схема ячейки памяти из диодов Ганна; на фиг. 2 — диаграмма ее состояний; на фиг. 3 — временная диаграмма ее работы; на фиг. 4 показаны конструКции диодов Ганна с уменьшенным значением порогового тока; на фиг. 5 — планарная конструкция ячейки памяти с двумя диодами

Ганна, Предлагаемая ячейка памяти (см. фиг. 1) состоит из двух последовательно соединенных диодов Ганна 1 и 2 и диода Шоттки 3, подключенного катодом к точке соединения диодов Ганна. Свободные электроды диодов

Ганна подключены к словарным шинам 4 и 5, а анод диода Шоттки — к разрядной шине б.

В статическом состоянии словарная шина

5 5 заземлена, а шины 4 и 5 имеют положительные потенциалы. Напряжение на шинах 4, 5 и б обозначено индексами U4, Uq, 0а (см. фиг. 2). Ячейка имеет два устойчивых состояния «О» и «1», соответствующих наличию до10 мена в диодах Ганна 2 и 1.

Состояния «О» и «1» изображаются точками пересечения линий 7 и 8 вольт-амперных характеристик (ВАХ) диодов Ганна 1 и 2 (си. фиг. 2). Повышенное напряжение на

15 диоде Ганна, содержащем домен, фиксируется барьерной емкостью диода Шоттки, поэтому при исчезновении домена па аноде диода

Ганна новый домен образуется в том же диоде. В любом из двух состояний ячейки ток

20 через диод Шоттки равен нулю.

Ток насыщения диода Ганна 2 должен быть больше тока насыщения диода 1, но меньше порогового тока диода 1 (см. фиг. 2). Это может быть достигнуто соответственным уве25 личением площади поперечного сечения диода

2. Пороговый ток диода 2 должен быть меньше порогового тока диода 1, если уменьшить площадь поперечного сечения диода 2 в прикатодной области или придать катодному

30 электроду заостренную форму (см. фиг. 4).

378954

Полный цикл обращения к ячейке состоит .чз трех этапов: стирание, запись и считывание информации (см. фиг. 3).

Стирание информации осуществляется импульсом отрицательной полярности, поступающим по словарной шине 4. Положение нагрузочной линии в момент действия импульса стирания показано пунктирной линией 9 (см. фиг. 2). Схема переходит в состояние, соответствующее точке пересечения нагрузочной линии 9 и ВАХ 7 диода Ганна 1. После окончания импульса стирания схема устанавливается в состояние «0» независимо от информации, хранящейся в ней до поступления импульса стирания.

Для выборочной записи по словарной шине

5 подается импульс отрицательной полярности, величина которого недостаточна для возбуждения в диоде Ганна домена сильного поля. Положение ВАХ диода Ганна при подаче импульса выборки показано пунктирной линией 10 (см. фиг. 2). При этом диод

Шоттки открывается и ток в диоде Ганна увеличивается, приближаясь к пороговому значению. При записи «О» сигнал на разрядной шине отсутствует и по окончании импульса выборки ячейка возвращается в состояние «0».

При записи «1» по разрядной шине поступает сигнал положительной полярности, совпадающий по времени с сигналом выборки (см. фиг. 3). Этот сигнал возбуждает в диоде Ганна домен сильного поля, переводя ячейку в состояние «1», которое сохраняется после окончания сигнала выборки, В невыбранных ячейках амплитуда входного сигнала недостаточна для возбуждения домена, поэтому хранящаяся в них информация не изменяется.

Считывание информации осуществляется импульсом в шине 5, аналогичным импульсу выборки. Если ячейка находилась в состоянии

«0», то при подаче импульса считывания диод

Шоттки открывается, в разрядной шине формируется сигнал отрицательной полярности (см. фиг. 3). Если ячейка находилась в состоянии «1», диод Шоттки остается закрытым.

Кроме того, при наличии домена дифференциальное сопротивление диода Ганна очень велико, что также препятствует прохождению сигнала считывания в разрядную шину.

Таким образом, замена запоминающего конденсатора диодом Шоттки и придание катодному контакту диода Ганна 2 специальной формы позволяют вести выборочную запись и неразрушающее считывание информации, хранящейся в ячейке.

Описанная ячейка памяти может быть изготовлена в виде интегральной схемы методами планарной технологии на основе эпитаксиальной пленки арсенида галлия, выращенной на изолирующей подложке. Нужная форма приборам придается селективным травлением эпитаксиальной пленки или эпитаксией арсенида галлия в специально вытравленные углубления в подложке.

Диоды Шоттки могут быть сформированы напылением металла, например золота, на эпитаксиальную пленку арсенида галлия.

Если концентрация электронов в эпитаксиальном слое не превышает 10 см —, передний фронт домена в диоде Ганна практически полностью обеднен электронами. При этом удельная емкость домена совпадает с удельной емкостью диода Шоттки. Для обеспечения емкости диода Шоттки, равной, например, удвоенной емкости домена, достаточно сделать площадь диода Шоттки вдвое больше площади поперечного сечения диода Ганна.

Активные области диодов 1 и 2 изготовляются эпитаксиальным наращиванием гг-арсенида галлия в специально вытравленных углублениях в изолирующей подложке 11 (см. фиг. 4). Аподные и катодные контакты

12 формируются наращиванием эпитаксиального n+-арсенида галлия. Словарные ш ины

4 и 5 напыляются на гг+-области и после вплавления образуют с ними омический контакт. Диод Шоттки 18 формируется вместе с разрядной шиной 6 напылением металла непосредственно на арсенид галлия (см. фиг. 5).

Предмет изобретения

1. Ячейка памяти, содержащая два последовательно соединенных диода Ганна, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в схему введен диод Шоттки, катод которого подключен к общей точке соединения диодов ячейки, а анод — к разрядпой шине, причем один из диодов Ганна имеет большую площадь поперечного сечения.

2. Ячейка памяти по п. 1, отличающаяся тем, что диод Шоттки изготовлен в виде металлической пленки, осажденной на тот же полупроводниковый материал, из которого изготовлены активные области диодов Ганна.

378954

Фиа Ф

Редактор H. Данилович

Заказ 1704/!3 Изд. № 449 Тираж 576 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб,, д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Р. Яворовская

Техред 3. Тараненко

Корректоры: E. Давыдкина и Н, Луковцева