2016. május 26., csütörtök

Gyorskeresés

Útvonal

Tesztek » Számtech rovat

Memóriatípusok és működésük

  • (f)
  • (p)
Írta: |

Miért kell az egyiket frissíteni, a másik pedig miért megy tönkre egy idő után?

[ ÚJ TESZT ]

MOSFET, dinamikus RAM

Vajon mi különbözteti meg az egyes memória típusokat? Miért kell az egyiket frissíteni, a másik pedig miért szokott tönkremenni egy idő után? Pedig nincs is bennük mozgó alkatrész. Vagy mégis?
Ezt foglalnám össze, azon célból, hogy az átlagos júzer is képet kapjon és ne csak "fekete doboz"-ként kezelje a PC-jét.

A PC-k legfontosabb építőköve a MOSFET-nek nevezett tranzisztortípus:

Mikor a tranzisztort elkészítik a szilícium lapka felületén, a következő szerkezetet alakítják ki:
A (lila) szilíciumban kialakítanak két vezető csatornát (kék), a felületén egy szigetelő réteget(sárga) és fémezéssel egy vezérlőelektródát (piros). Ezeket a szilíciumba diffúzióval bejuttatott "szennyező" atomokkal hozzák létre. Ilyen pl az arzén és az indium. A szigetelő réteget a szilícium oxidálásával állíthatják elő, ami SiO2, vagyis üveg.

A MOSFET úgy működik, hogy mikor a "Gate" vezérlőelektródára feszültséget kapcsolunk, a térerősség hatására a két vezetőcsatorna között áram indul meg a szigetelő és a szilícium határfelületén. (sárga-lila határ). Vagyis a két csatorna összeköttetésbe kerül, a tranzisztorunk bekapcsol.

Alapvetően két típusa létezik a MOSFET-eknek: az N-csatornás pozitív, a P-csatornás negatív vezérlő feszültség hatására kapcsol be, vagyis ellentétesen működnek. A fenti animált kép egy P-csatornásat ábrázol, alább pedig egy N-csatornás látható.

Innen ered a Complementer MOS, CMOS elnevezés.

A (DINAMIKUS) RAM:

Az is látszik a fenti ábrán, hogy, ha sikerül elektronokat juttatni a Gate-re, azok ott maradnak, hiszen a szigetelő rétegen keresztül nem tudnak eltávozni, vagyis a tranzisztor megőrzi bekapcsolt állapotát, míg nem avatkozunk be ismét.

Lásd az alábbi ábrát:

Az S1 kapcsolóval elektronokat juttatunk a Gate-re a negatív tápból, majd a kapcsolót bontva a MOSFET akár hónapokig is bekapcsolva marad, ráköti az 1,8V-ot az ellenállásra, így a kimenet logikai "1"-ben lesz. Ezzel el is tároltunk 1 bitet. Az elektronokat ilyenkor a lilával berajzolt parányi kondenzátor tárolja, amit nem kell külön a MOSFET mellé legyártani, az a MOSFET gyártásakor, mint parazita kondenzátor létrejön.
A memória-cellánkat az S0 kapcsolóval törölhetjük, ekkor kisütjük a kondenzátort.

Ezt saját magunk is kipróbálhatjuk, ha van egy mosfet a fiókban - estleg bontunk egy rossz alaplapról, VGA-ról.

A valóságban soha nem integrálnak a chip felületére ellenállást (persze, csak, ha az nem elkerülhetetlen), mivel a MOSFET sokkal kisebb méretben elkészíthető, az ellenállás létrehozása további technológiai lépéseket jelent, pontatlanok, és a fogyasztást is megnövelik: bekapcsolt Q1-nél folyik áram az R1 ellenálláson (zöld nyíl). Ezért CMOS fetekből rakják össze az áramköröket. Ilyenkor az egymás feletti tranzisztorokból egyszerre mindig csak az egyik van nyitva, így egyik logikai állapotban sincs áramfelvétel:

A problémát az okozza, hogy a szilícium lapkán nem lehet ilyen tökéletes kapcsolókat kialakítani. A kapcsolók feladatát is MOSFET-ek látják el, amiknek mindig van egy kis szivárgási áramuk (sárga nyilak):

Emiatt a parányi kondenzátor rövid idő alatt vagy kisül, vagy feltöltődik attól függően melyik kapcsolónk szivárog jobban. A fenti példában Q3 szivárgási árama nagyobb mint Q4-é, ezért rövid időn belül a beszivárgó elektronok Q1-et kinyitják, Q2-t lezárják, így a kimenet - az eredeti tartalomtól függetlenül - logikai 1-be kerül. Vagyis a memória-cella tartalma elvész. Ezért azt kell csinálni, hogy a memória tartalmát még időben ki kell olvasni, és újra beírni, amit sűrűn ismételni kell: FRISSÍTENI kell a tartalmát. (néhányszor 10ms)

A vezérléstől eltekintve 1 bit eltárolásához 2 db tranzisztor kellett.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!

Azóta történt

Előzmények

  • Project: HAL9!

    Kedvcsináló PIC-ezéshez: egylapos, komplett számítógépet mindenkinek!

Hirdetés

Copyright © 2000-2016 PROHARDVER Informatikai Kft.