Запоминающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (ts>818504

Сеюз Советскнк

Соцнелнстнчеакнк

Республик (63) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 200777 (21).1819306/18-24 (23) Приоритет (32) (51)М. Кл.з

G 11 С 11/34

Государственный комитет

СССР ï0 делам изобретений и открытий (33) (31) Опубликовано 300381.бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 050481 (53) УДК681. 324. 6 (088. 8) Иностранцы

Джорж Уинстон Эллис, Джорж Эдвард Поссин и Рональд Гарвей Вильсон (CIIJA ) (72) Авторы изобретеии я

Иностранная фирма

"Дженерал Электрик Компани" (США) (71) Заявитель (5 4 ) ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электронно лучевым адресным запоминающим устройствам, в которых информация хранится в виде электрического заряда в много- с слойном экране памяти. Многослойная память состоит из проводящего слоя, изолирующего слоя, имекнцего множест,во полос, которые хранят заряды, слоя полупроводникового материала и-типа и слоя полупроводникового материала р-типа с р-и переходом между ними.

Способ записи состоит в размещении заряда для хранения в избранной полосе изолируниаего слоя. Способ считывания заключается в пропускании то- 15 ка через р-п переход, смещенный в противоположном направлении для изменения величины тока в зависимости от того, падает ли луч на заряженную полосу. Электронные лучи записи и . считывания предпочтительно обладают одинаковой энергией, а к проводящему слою в процессе считывания прикладывают другой уровень напряжения по сравнению..с тем, которое прикладывает.ся в процессе записи. В другом вари-. анте реализации изобретения проводящий слой отсутствует, а эффект прикладывания различного напряжения к провоДящему слою Достигается за счет вторичной эмиссии из изолирующего слоя.

Изобретение относится к запоминающим устройствам, и, в частности, к устройству памяти посредством хранения зарядов, в которое информация адресуется, в котором хранится, откуда считывается и стирается с помощью электронного луча.

В информационных системах одним из ключевых элементов в узлах переработки информации являются устрой ства памяти. Современное развитие этой отрасли выдвигает к устройствам памяти ряд требований, к которым в частности, относятся большая емкость памяти, высокая плотность памяти, высокая скорость передачи информации и низкая стоимость в пересчете на один бит информации.

Известны различные принципы, которые до настоящего времени использовались при построении устройств памяти, можно разделить на две основные категории: электростатические и магнитные. В электростатических системах часть устройств памяти основана на применении электронного луча, другая часть - на сетках про водников, еще одна часть — на дефор818504 мацки или разрушении запоминающей среды. В указанных типах запоминающих устройств запись осуществляется посредством воздействия электронного лу4а на фотопластическую пленку с последующим проявлением пленки для постоянного хранения информации $1).

Наиболее близким к предлагаемому является запоминающее устройство с полупроводниковой средой для хранения зарядов, обладающее весьма малым временем хранения, измеряющимся в миллисекундах, поэтому информация в нем должна периодически "освежаться".

Кроме того, полупроводниковые устройства памяти структурно разнообразны, так как на попупроводниковый материал накладывается матрица или набор электродов, определяющих площадь и полосы запоминания (2J .

Однако электростатические устройства памяти большой емкости, обладающие низкой стоимостью в пересчете на бит, быстрым обращением, б6льшим временем хранения и легким стиранием, до сих пор не разработаны.

Цель изобретения — увеличение информационной емкости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что запоминающее устройство, содержащее источник электронного пучка, связанный с блоком управления, запоминающий элемент, состоящий из основного полупроводникового,изолирующего слоев и проводящего слоя, электрически связанного с изолирующим слоем, содержит, источник постоянного напряжения смещения, генератор разнополярных импульсов и преобразователь тока в напряжение, а запоминающий элемент содержит дополнительный полупроводниковый слой противоположного типа проводимости, расположенный между основным полупроводниковым и изолирующим слоями, подключенный к источнику постоянного смещения и через преобразователь тока в напряжение к основному полупроводниковому слов, а генератор разнополярных импульсов подключен к дополнительному полупроводниковому и проводящему слоям.

На фиг. 1 представлено запоминающее устройство; на фиг. 2 — диаграммы энергетических уровней.

Устройство содержит источник 1 эЛектронного пучка, блок 2 управления, запоминающий элемент, состоящий иэ основного полупроводникового слоя

3, дополнительного полупроводниково- го слоя 4, изолирующего слоя 5 и проводящего слоя б, источник 7 постоянного напряжения смещения, генератор

8 разнополярных импульсов и преобразователь.9 тока в напряжение.

Устройство работает следующим образом.

Пучок электронов проникает через изолирующий слой 5 к дополнительному полупроводниковому слою и-типа. K и-слою 4 и основному р-слою 3 подключены источник 7 постоянного напряжения смещения и преобразователь 9 тока в напряжение, который обеспечивает выход переменного напряжения при считывании информации из запоминающего устройства. Между проводящим слоем б и изолирующим слоем 5 подключен генератор 8 разнополярных импульсов, предназначенный для смещения проводящего слоя б либо в положительном, либо в отрицательном направлении для записи или считывания соответственно.

Общий принцип действия запоминающего устройства более понятен, если рассматривать энергетическую диаграмму (фиг. 2), отражающую энергетические уровни границы полупроводник-изолятор. Слой полупроводника п-типа имеет границу эоны 10 проводимости, 20 уровень 11 Ферми и границу эоны 12 .валентных связей. В процессе операции записи проводящий слой б смещен положительно, а электроны проникают на участок поверхности изолирующего слоя 5 и создают на нем чисто положительный заряд, возникающий в результате того, что электроны высокой энергии, проникают через изолирующий слой 5. Производимые таким образом

ЗО электроны удаляются в источник 7 постоянного напряжения смещения, когда проводящий слой б смещен положительно, и оставляют положительный заряд в изолирующем слое 5 вблизи и-слоя

4. Такой заряд изолирующего слоя 5 приводит к тому, что границы зон проводимости и валентных связей изгибаются. Если электронный луч не направлен на полосу запоминания изолирующего слоя 5., накопленный поло«О жительный заряд мал или вообще отсутствует. В этом случае эоны 10 и 12 не. изгибаются, а дырки в и-слое 4 мо- гут рекомбинироваться с слоя 4.

Во время считывания информации

45 электроны от источника 1 проникают через изолирующий слой 5 к слою 4 полупроводника п-типа, увеличивая количество пар электрон-дырка вблизи изолирующего слоя 5. Вследствие наличия положительного заряда в изолирующем слое 5 дырки отталкиваются от этого слое и перемещаются к слов

3 полупроводника р-типа. Лоток рарок считывается на преобразователе 9 тока а напряжение как увеличение тока обратного смещения, протекающего через р-и переход. Если на изолирующем слое 5 нет заряда, то дырки, создаваемые в и-слое 4, диффундируют к границе между изолирующим слоем 5

d0 и и-слоем 4, где они непосредственно рекомбинируются с электронами п-слоя, не создавая тока в р-и переходе.

Считывание, как указывалось выае, может быть либо разрушающим, либо час65 тично разрушаицим. электронный луч соз818504 дает проводимость в изолирующем слое.

Если металлический слой смещен отрицательно относительно и-слоя 4 в течение этого времени, то электроны изолирующего слоя нейтрализуют накопленный положительный заряд, что ведет к . возврату изолирующего слоя к состоянию отсутствия записи, т. е . информация стирается. Таким образом, площадь считывания переводится в состояние

Отсутствия записи посредством воздей- ствия электронного луча в процессе считывания. Для частичного стирания можно снизить ток луча,или облучения.

Таким образом, предлагаемое запоминающее устройство позволяет хранить информацию в виде множества дискрет- IS ных зарядов, а плотность памяти ограничивается только характеристиками электронного луча, т. е. шириной луча и эффектом дисперсии в различных слоях запоминающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии Р 1271927, кл. G 4 5, опублик. 1969. д 2. ДеРкач В. П. и Корсунский В. М.

Электролюминисцентные устройства.

Киев, "Наукова думка", 1968, с. 135 (прототип) .

Формула изобретения

Составитель В. Гордонова

Редактор И. Иитровка Техред Е.Гаврилешко Корректор Н. Стец

Заказ 1503/83 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Запоминающее устройство, содержащее источник электронного пучка, связанный с блоком управления, запоминающий элемент, состоящий из основного полупроводникового, изолирующего слоев и проводящего слоя, электрически связанного с изолирующим слоем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения информационной емкости устройства, оно содержит источник постоянного напряжения смещения, генератор разнополярных импульсов и преобразователь тока в напряжение, а запоминающий элемент содержит дополнительный полупроводниковый слой противоположного типа -проводимости, расположенный между основным полупроводниковым и изолирующим слоями, подключенный к источнику постоянного смещения и через преобразователь тока в напряжение — к основному полупроводниковому слою, а генератор разнополярных импульсов подключен к дополнительному полупроводниковому и проводящему слоям.