Was ist EPROM?
EPROM steht für „Erasable Programmable Read Only Memory“ (löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) und ist ein Halbleiterspeicher, in den Daten eine bestimmte Anzahl von Malen geschrieben und gelöscht werden können.
Es handelt sich um einen nichtflüchtigen Speicher, dessen Inhalt auch nach dem Ausschalten der Stromversorgung erhalten bleibt. EPROMs löschen alle Daten im Speicher, indem sie für eine bestimmte Zeit starker ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden.
Es ist also nicht möglich, die Daten zu löschen, so dass nur ein Teil der Daten übrig bleibt. Es ist auch zu beachten, dass die Daten gelöscht werden, wenn sie über einen längeren Zeitraum hinweg kontinuierlich Sonnenlicht oder fluoreszierendem Licht ausgesetzt werden. Da die Daten nur einige Dutzend Mal neu geschrieben werden können und die Datenlöschung eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, haben in den letzten Jahren EPROMs (Electrically Erasable PROMs) und Flash-Speicher, die zum Löschen der Daten Elektrizität verwenden, die EPROMs ersetzt.
Anwendungen von EPROMs
EPROMs werden in computergesteuerten Geräten verwendet, wo Programme und Daten auf sie geschrieben werden. Sie können Daten mehrfach löschen und schreiben, müssen aber zum Löschen der Daten einer Ultraviolettbestrahlung unterzogen werden.
Wenn sie in elektronische Geräte eingebaut sind, müssen EPROMs aus den elektronischen Geräten entfernt und jedes Mal, wenn Daten neu geschrieben werden, einer UV-Bestrahlung unterzogen werden. Aus diesem Grund werden EEPROMs, die elektrisch wiederbeschrieben werden können, immer häufiger eingesetzt.
Aufbau von EPROMs
In einem EPROM wird ein Datenbit in einem Transistor gespeichert. Der Transistor, der die Daten enthält, wird als Speicherzellentransistor bezeichnet.
Der Speicherzellentransistor in einem EPROM hat ein elektrisch isoliertes, schwebendes Gate, das in die Gate-Oxidschicht eingebettet ist.
Über dem schwebenden Gate befindet sich eine Elektrode, das so genannte Steuergate, das zum Lesen und Schreiben von Daten verwendet wird.
Funktionsweise von EPROMs
Die Funktionsweise der EPROMs wird aus drei Blickwinkeln erklärt:
1. Schreibprinzip
Durch Anlegen einer hohen Spannung an das Steuer-Gate des Speicherzellentransistors erhalten die zwischen Source und Drain im Transistorkanal der Speicherzelle fließenden Elektronen eine hohe Energie. Einige der energiegeladenen Elektronen springen über die Gate-Oxidschicht und werden in das schwebende Gate injiziert, wodurch das schwebende Gate negativ geladen wird. Wenn das schwebende Gate negativ geladen wird, sind die Daten aufgezeichnet worden.
2. Auslesungsprinzip
Die Spannung, die an das Steuer-Gate angelegt wird, damit der Transistor funktioniert, wird als Schwellenspannung bezeichnet. Ein Speicherzellentransistor, in den Daten geschrieben wurden und dessen schwebendes Gate negativ geladen ist, erfordert eine höhere Schwellenspannung, die an das Steuergate angelegt werden muss, als ein Speicherzellentransistor, in den keine Daten geschrieben wurden, um zu funktionieren.
Die Spannung zwischen der Schwellenspannung des Speicherzellentransistors, in den keine Daten geschrieben wurden, und der Schwellenspannung des Speicherzellentransistors, in den Daten geschrieben wurden, wird als Auslesespannung bezeichnet. Ob Daten vorhanden sind oder nicht, lässt sich daran erkennen, ob der Speicherzellentransistor beim Anlegen der Auslesespannung ein- oder ausgeschaltet wird.
3. Löschprinzip
Die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht bringt die Elektronen im Floating Gate in einen hochenergetischen Zustand. Die angeregten Elektronen springen über die Gate-Oxidschicht und werden in das Substrat und das Steuergate freigesetzt. Das schwebende Gate, das die Elektronen freigesetzt hat, wird elektrisch neutral und die Schwellenspannung des Speicherzellentransistors kehrt zu ihrem Ausgangswert zurück.
Dies ist das Prinzip der Datenlöschung von Speicherzellentransistoren: Der Grund, warum EPROMs alle Daten auf einmal löschen, liegt darin, dass es schwierig ist, die UV-Bestrahlung auf einen bestimmten Speicherzellentransistor zu konzentrieren.
Weitere Informationen zu EPROMs
EPROM-Speicherkapazitäten und Modellnummern
Die Speicherkapazitäten von EPROMs reichen von 2 KB (256 Byte) bis 32 MB (4 MB) und sind in der Modellnummer zu finden; EPROM-Modellnummern beginnen mit 27, z. B. 2732 und 2764. Die Zahl nach der 27 in der Modellnummer gibt die Speicherkapazität an.
Zum Beispiel steht 2732 für eine Kapazität von 32 KB, während 2764 für eine Kapazität von 64 KB steht. Darüber hinaus zeigen diejenigen mit einem C nach 27 in der Modellnummer, wie 27C32 und 27C64, an, dass der Transistor der Speicherzelle eine CMOS-Struktur hat.