浮栅存储器工作原理(一)

浮栅晶体管原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分应该对浮栅晶体管进行简要的介绍和概括，提供读者对该主题的整体了解。

下面是一个概述部分的例子：浮栅晶体管是一种重要的电子器件，在现代电子工业中得到了广泛的应用。

它的工作原理和传统的晶体管有所不同，通过引入了浮栅结构，使得它在逻辑门电路、放大器和存储器等领域具有独特的优势。

本文将首先对浮栅晶体管的定义和基本原理进行介绍。

我们将探讨浮栅晶体管是如何通过控制栅电压来控制电荷的导通和截断的，从而实现电流的放大和开关操作。

同时，我们还将介绍浮栅晶体管的结构，包括源极、漏极、栅极和浮栅等重要组成部分，并阐述它们的作用。

随后，我们将深入研究浮栅晶体管的工作原理，并解析其关键参数和特性。

我们将着重介绍浮栅晶体管在不同工作模式下的表现，包括放大模式和截断模式。

此外，我们还将探讨浮栅晶体管的优点和局限性，以及其与传统晶体管的对比。

最后，我们将对浮栅晶体管的应用前景进行展望，并对本文进行总结。

浮栅晶体管具有较高的开关速度、较低的功耗和较小的尺寸，因此在微处理器、集成电路和存储器等领域具有广阔的应用前景。

本文旨在向读者介绍浮栅晶体管的原理和特性，以推动其在电子工业中的应用和发展。

通过本文的阅读，读者将能够全面了解浮栅晶体管的基本原理、结构和工作原理，以及其在现代电子工业中的应用前景。

1.2 文章结构文章结构部分:本文共分为三个主要部分：引言、正文和结论。

引言部分会对浮栅晶体管进行概述，并介绍文章的结构和目的。

正文部分将详细讲述浮栅晶体管的定义、基本原理、结构和工作原理。

我们将深入探讨浮栅晶体管的工作原理，包括信号输入和输出的过程，以及控制栅电压对器件行为的影响。

同时也会介绍一些与浮栅晶体管相关的关键概念和技术，以便读者更好地理解。

结论部分将对浮栅晶体管的应用前景进行论述，探讨其在电子学领域中的重要性和潜在的发展方向。

同时，我们还将对本文的主要内容进行总结，强调本文的主要观点和研究成果。

有机浮栅存储器的工作原理1.1 有机场效应晶体管(OFET)的基本结构和工作原理1.1.1 有机场效应晶体管的基本结构有机场效应晶体管的具有很多的优点：材料来源广、可以大量生产和能够实现低成本、可与柔性衬底兼容。

应用前景十分广泛，如有机集成电路、存储器件、柔性显示屏等。

自20世纪80年代有机场效应晶体管诞生，有机场效应晶体管得到迅速发展，到目前为止，一些有机场效应晶体管已经得到实用化的程度，在载流子迁移率、开关电流比方面已经可与非晶硅相媲美。

有机场效应晶体管按照源漏极和有机半导体的相对位置有两种结构(图2-1)底接触和顶接触，按照沟道中起传输作用的载流子的种类的不同，可以分为两种：n沟道场效应晶体管和p沟道场效应晶体管[8,9]。

图2-1 两种OFET结构：顶接触(左) 底接触(右)1.1.2 有机场效应晶体管的工作原理有机场效应晶体管的工作原理与无机场效应晶体管的工作原理类似。

下面通过对一个顶接触的p-沟的OFET进行分析，如图2-2所示:图2-2 有机场效应管的原理示意图我们在栅极上施加一个相对于源极的负偏压时（源极是接地的），栅极表面出现负电荷，相应的在沟道表面感应出正电荷。

当增大栅极电压时，在沟道表面形成积累层并进而形成含有可动载流子-空穴-的薄层，源漏之间的电流主要是由空穴贡献，这是与无机场效应晶体管最大的不同，通过控制栅极电压来改变沟道中空穴的数量，进而控制漏极电流[10]。

由于我们使用的是有机材料作为有源区，我们在引用传统的EEPROM的模型时必须要进行修改。

在本文中，我们考虑了Pool-Frenkel效应[11]，在半导体和绝缘层接触面的电荷，接触势垒，陷阱效应，采用修正以后的漂移-扩散模型（DDM）[12]，借助TCAD求解泊松方程和连续性方程(2-1)，(2-2)，(2-3)[13]，来模拟有机场效应晶体管的电学特性。

其中为静电势，为有机材料的介电常数，G为产生率，和分别为捕获的电子和空穴的密度，和分别为电子和空穴的电流密度。

NAND与NOR FLASH的原理与异同！一、存储数据的原理两种闪存都是用三端器件作为存储单元，分别为源极、漏极和栅极，与场效应管的工作原理相同，主要是利用电场的效应来控制源极与漏极之间的通断，栅极的电流消耗极小，不同的是场效应管为单栅极结构，而FLASH为双栅极结构，在栅极与硅衬底之间增加了一个浮置栅极。

[attach]158 [/attach]浮置栅极是由氮化物夹在两层二氧化硅材料之间构成的，中间的氮化物就是可以存储电荷的电荷势阱。

上下两层氧化物的厚度大于50埃，以避免发生击穿。

二、浮栅的重放电向数据单元内写入数据的过程就是向电荷势阱注入电荷的过程，写入数据有两种技术，热电子注入(hot electron injection)和F-N隧道效应(Fowler Nordheim tunneling)，前一种是通过源极给浮栅充电，后一种是通过硅基层给浮栅充电。

NOR型FLASH通过热电子注入方式给浮栅充电，而NAND则通过 F-N隧道效应给浮栅充电。

在写入新数据之前，必须先将原来的数据擦除，这点跟硬盘不同，也就是将浮栅的电荷放掉，两种FLASH都是通过F-N隧道效应放电。

三、0和1这方面两种FLASH一样，向浮栅中注入电荷表示写入了'0'，没有注入电荷表示'1'，所以对FLASH清除数据是写1的，这与硬盘正好相反；对于浮栅中有电荷的单元来说，由于浮栅的感应作用，在源极和漏极之间将形成带正电的空间电荷区，这时无论控制极上有没有施加偏置电压，晶体管都将处于导通状态。

而对于浮栅中没有电荷的晶体管来说只有当控制极上施加有适当的偏置电压，在硅基层上感应出电荷，源极和漏极才能导通，也就是说在没有给控制极施加偏置电压时，晶体管是截止的。

如果晶体管的源极接地而漏极接位线，在无偏置电压的情况下，检测晶体管的导通状态就可以获得存储单元中的数据，如果位线上的电平为低，说明晶体管处于导通状态，读取的数据为0，如果位线上为高电平，则说明晶体管处于截止状态，读取的数据为1。

fefet原理fefet原理是一种新型的非挥发性存储器器件结构，其全称为“Floating-Gate Electrode Ferroelectric Field-Effect Transistor”，即浮栅电极铁电场效应晶体管。

该原理结合了浮栅FET和铁电FET的优势，具有高密度、低功耗和长寿命等特点。

本文将对fefet原理进行详细介绍。

1. 简介fefet原理是一种基于铁电材料的晶体管，其工作原理与传统的MOSFET略有不同。

它利用了铁电材料在外部电场的作用下产生偏移极化的特性，通过对铁电材料施加电场，改变晶体管的导电特性，实现信息的存储和读取。

2. 基本结构fefet器件由铁电层、隔离层和栅极等组成。

铁电层是器件的核心部分，它具有铁电性质，可以在外部电场的作用下产生偏移极化。

隔离层用于分隔铁电层和栅极，以防止干扰和电荷泄漏。

栅极是控制铁电层偏移极化状态的关键。

3. 工作原理fefet原理通过改变铁电层的偏移极化状态，实现信息的存储和读取。

在初始状态下，铁电层的偏移极化为0，晶体管处于关态。

当施加正向或负向的电场时，铁电层的偏移极化方向会发生变化，晶体管由关态转为开态。

这一转变的过程可以用控制门电压的方式实现。

4. 特点与优势fefet原理相比传统的非挥发性存储器器件具有以下优势：4.1 高密度：fefet器件采用了三维堆叠结构，可以实现更高的存储密度，满足现代大容量存储的需求。

4.2 低功耗：fefet原理在读取和存储数据时，只需要较低的电压和电流，相较于传统的非挥发性存储器器件能有效降低能耗。

4.3 长寿命：由于铁电材料具有较高的稳定性和可靠性，fefet器件具有更长的寿命，可以实现更可靠的数据存储。

4.4 快速响应：fefet原理在数据的读取和写入过程中响应速度快，能够满足高速数据处理的要求。

5. 应用前景fefet原理的优秀特性使其在各种领域都有广阔的应用前景。

它可以用于智能手机、平板电脑等移动设备的存储器，提供更高的存储容量和更低的能耗。

第 38 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.38 No.7Jul. 2023液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays基于量子点浮栅的有机透明存储器秦世贤，马超，邢俊杰，李博文，张国成*（福建工程学院微电子技术研究中心，福建福州 350108）摘要：为了适应新一代电子技术的日益发展，开发各种新型存储器显得日益重要。

与传统存储器相比，新一代的存储器不但需要更高性能的记忆特性，还需要可以满足灵活性、透明性或神经形态功能等特定应用的需求。

本文以有机半导体材料C8-BTBT作为半导体层，PVP量子点共混作为浮栅提出了一种有机透明存储器（透明度≥83%）。

器件具有超过40 V的存储窗口，编写/擦除电流比大于103，在104 s后仍能稳定分辨开关态。

本文工作为透明柔性器件提供了一种新的解决方案，并预示了它们在下一代透明有机电子领域的潜力。

关键词：有机薄膜晶体管；存储器；透明器件；量子点；浮栅中图分类号：TN321+.5 文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2023-0041Transparent organic memory based on quantum dots floating gate QIN Shi-xian，MA Chao，XING Jun-jie，LI Bo-wen，ZHANG Guo-cheng*（Research Center for Microelectronics Technology， Fujian University of Technology，Fuzhou 350108， China）Abstract： In order to meet the development of the new generation of electronic technology， it is increasingly important to develop different kinds of new memory. Compared with traditional memory， the new generation memory is required to have higher performance memory features， and meet the needs of specific applications such as flexibility， transparency， or neuromorphic functions. In this paper， an organic transparent memory （transparency ≥83%） is proposed with organic semiconductor material C8-BTBT as semiconductor layer and PVP quantμm dot blending as floating gate.The device has a memory window of more than 40 V，and the programming/erasing current ratio is more than 103， the switching state can be resolved stably after 104 s. This paper provides a new solution for transparent flexible devices and foreshadows their potential applications in the next generation of transparent organic electronics.Key words： organic thin film transistor； memory； transparent device； quantμm dots； floating gate1 引言透明电子学近年来得到了人们的广泛关注，光学透明性已成为下一代尖端电子产品的新趋势［1-4］。

EEPROM⼯作原理透彻详解EEPROM（Electrically Erasable Programmable read only memory）即电可擦可编程只读存储器，是⼀种掉电后数据不丢失（不挥发）存储芯⽚。

EERPOM的基本结构有⼏种，这⾥讲解⽐较常⽤的FLOTOX管结构，如下图所⽰：FLOTOX（Floating Gate Tunneling Oxide）MOS管即浮栅隧道氧化层晶体管，它是在标准CMOS⼯艺的基础上衍⽣的技术。

如上图所⽰，在传统的MOS管控制栅下插⼊⼀层多晶硅浮栅，浮栅周围的氧化层与绝缘层将其与各电极相互隔离，这些氧化物的电阻⾮常⾼，⽽且电⼦从浮栅的导带向周围氧化物导带的移动需要克服较⾼的势叠，因此，浮栅中的电⼦泄漏速度很慢，在⾮热平衡的亚稳态下可保持数⼗年。

浮栅延长区的下⽅有个薄氧区⼩窗⼝，在外加强电场的作⽤下漏极与浮栅之间可以进⾏双向电⼦流动，继⽽达到对存储单元的“擦除”与“写⼊”操作。

为强调浮栅周围氧化物的绝缘效果，我们把绝缘层去掉，如下图所⽰，其中的“电⼦”就是我们需要存储的数据：其原理图符号如下所⽰：我们通常利⽤F-N隧道效应（Fowler-Nordheim tunneling）对EEPROM存储单元进⾏“擦除”或“写⼊”操作，简单地说，即FLOTOX管的控制栅极与漏极在强电场的作⽤下（正向或负向），浮栅中的电⼦获得⾜够的能量后，穿过⼆氧化硅层的禁带到达导带，这样电⼦可⾃由向衬底移动（具体细节可⾃⾏参考相关资料，此处不赘述）。

对EEPROM存储单元进⾏“擦除”操作，就是将电⼦注⼊到浮栅中的过程（不要将此处的“擦除”操作与FLASH存储单元中的“擦除”操作弄反了，具体参考FLASH对应⽂章），如下图所⽰：如上图所⽰，将FLOTOX管的源极与漏极接地，⽽控制栅极接⾼压（不⼩于12V），浮栅与漏极之间形成正向强电场，电⼦从漏极通过隧道氧化层进⼊浮栅。

为防⽌存储单元“擦除”（或“写⼊”操作）对其它单元产⽣影响，每个FLOTOX管均与⼀个选通管配对（按照制造⼯艺可分为N管与P管，这⾥我们以N管为例进⾏讲解，P管是类似的），前者就是存储电⼦的单元，⽽后者⽤来选择相应的存储单元的控制位，这种结构导致单位存储⾯积⽐较⼤，因此，EEPROM存储芯⽚的容量通常都不会很⼤。

Flash存储芯片工作原理Flash存储芯片是一种非易失性存储器，广泛应用于各种电子设备中，如手机、相机、固态硬盘等。

它具有高速读写、低功耗、体积小等优点，因此备受青睐。

本文将详细介绍Flash存储芯片的工作原理。

一、闪存基本结构Flash存储芯片由多个存储单元组成，每一个存储单元称为一个存储单元或者一个位。

每一个存储单元可以存储一个或者多个比特的数据。

Flash存储芯片通常采用NAND或者NOR结构。

1. NAND结构NAND结构的Flash存储芯片是最常见的类型。

它由一系列的存储单元组成，每一个存储单元由一个浮栅电容和一个选择晶体管组成。

数据存储在浮栅电容中，通过控制晶体管的通断状态来读取和写入数据。

2. NOR结构NOR结构的Flash存储芯片相对较少见。

它由一系列的存储单元组成，每一个存储单元由一个浮栅电容和一个选择晶体管组成。

与NAND结构不同的是，NOR结构的存储单元可以直接访问，因此读取速度较快，但写入速度较慢。

二、Flash存储原理Flash存储芯片的工作原理可以分为读取和写入两个过程。

1. 读取过程在读取数据时，Flash存储芯片通过控制电压来判断存储单元中是否存储了电荷。

具体步骤如下：（1）将所需读取的存储单元的地址发送给Flash存储芯片；（2）Flash存储芯片将该存储单元的数据读取到内部缓存中；（3）将内部缓存中的数据传输给外部设备。

2. 写入过程在写入数据时，Flash存储芯片通过改变存储单元的电荷状态来实现数据的存储。

具体步骤如下：（1）将所需写入的存储单元的地址发送给Flash存储芯片；（2）将待写入的数据发送给Flash存储芯片；（3）Flash存储芯片将待写入的数据存储到相应的存储单元中。

三、Flash存储特点Flash存储芯片具有以下特点：1. 非易失性Flash存储芯片是一种非易失性存储器，即使在断电的情况下，存储的数据也不会丢失。

这使得Flash存储芯片非常适合于需要长期保存数据的应用场景。

SPI NOR FLASH存储器的原理与常见问题分析1.前言FLASH闪存，一般简称为“FLASH”，它属于内存器件的一种，是一种非易失性(Non-Volatile)内存。

FLASH因其特殊的浮栅结构得以在掉电后长久地保存数据，这使得Flash成为各类便携型数字设备的存储介质。

本文主要介绍了SPI NOR FLASH存储器的基本原理以及常见的问题，可以帮助读者进一步了解和应对产品中的FLASH相关问题。

2.SPI NOR FLASH存储器的原理介绍1.FLASH的基础介绍FLASH是使用浮栅场效应管(Floating Gate FET)作为基本存储单元来存储数据的，图一(a)的模型中可以看出，与普通的MOSFET相比，区别仅在于浮栅，FLASH就是利用浮栅中是否存储电荷来表征数字0和1的。

对NPN的场效应管来说，在栅极和源极之间加一个VTH电压后，MOS管就可以导通，但如果在图示的浮栅中增加了一些电子，这些电子抵消了VTH的部分电压，原先的VTH可能就无法使MOS管导通，通过判断MOS管是否导通可以判断浮栅当中有无电子，即可以对应状态0和1。

图一、FLASH基础单元原理而FLASH就是由如上的存储单元组成，通常的FLASH可以按单元结构分为NOR和NAND FLASH，其主要区别在于单独存储单元的排列上，如图二所示，NOR FLASH的每个CELL之间是并联的关系，其中漏极一同连接到位线（Bit line）上，栅极接到字线（Word line）上，而NAND FLASH的每个CELL之间是串联的关系，其中源极和漏极CELL之间互连，栅极接到字线上。

这部分是FLASH存储单元的结构区分。

图二、FLASH单元结构区分如果要对FLASH内部的数据进行操作，还需要控制器去控制擦除、编程、读取的电压，根据控制器与外部通信的总线，可以分为Parallel(CFI)和SPI两种类型。

并口的FLASH数据位宽大，可以满足大量数据快速读取的需求，但管脚多也反映着其占用面积大；SPI FLASH使用SPI总线通信，只需要4根线即可通信，较为便捷，适用于一些小型化的设备中。