EEPROM是electrically erasable programmable read only memory的縮寫,是一種掉電也可以保存數據的存儲芯片。EEPROM在很多場景中應用,大多數RFID標簽使用的存儲都是該芯片。
先說一下MOS管,如果給柵極一個電壓,則源極和漏極導通,代表一個信號;若不給柵極電壓,則不導通,代表另一個信號。初始的0-1概念源自于此。實際情況中,電壓可能大可能小,源極和漏極可能出現半導通狀態,這時候則要進行判斷,比如大于0.7就認為是1,小于0.3則認為是0。
mos管
EEPROM則是在MOS管的基礎上改變了柵極,具體做法是給柵極做了一個能容納電子的“牢籠”,向牢籠中注入一些電子,則改變柵極的狀態,之前加電壓很容易讓源極漏極導通,現在因為這些電子的作用就不導通了。
帶電子“牢籠”的mos管
如上圖所示,在傳統MOS管的柵極插入一層多晶硅浮柵,浮柵周圍的氧化層和絕緣層將其與和電極隔離,因為電阻很高,浮柵中的電子泄露非常慢,一般情況下可保持十年甚至更久,這就是電子“牢籠”。
萬事俱備只欠東風,如何向牢籠中注入電子呢?這里涉及到量子力學的“隧穿效應”,這個效應指的是像電子等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為,盡管位勢壘的高度大于粒子的總能量。在經典力學不可能發生的事情,在量子力學中可以實現,所以向“牢籠”中注入或放出電子是可以實現的。這個注入或放出的過程,對應著我們的擦除或寫入操作。
如上圖所示,源極和漏極接地,給柵極接大于12V的高壓,形成正向電場,電子就能產生隧穿效應,穿過氧化層進入牢籠。
以上是EEPROM存儲數據的原理,當然還有很多問題是通過工藝和設計去實現的,比如怎么精確的控制電場,不把相近位置的數據誤操作了?12V的電壓怎么得來?.....
但從中我們就能理解,數據能存多久,要看絕緣層牛不牛,絕緣效果好,就可以把電子鎖住更久的時間。這個在CP測試階段可以檢測出,好的可以讓數據保存20年甚至50年,不合格品可能10年都到不了。這就是為什么工業級標簽可以號稱存放數據20年,30年,甚至50年了...是CP階段挑出來的,成本自然高。而便宜標簽...呵呵,你們懂得。
第二就是數據表示,假如牢籠中有100個電子表示“1”,沒有電子表示“0”,牢籠中有50個電子怎么辦?49個怎么辦?51個怎么辦?這就需要寫入數據時有足夠的電壓,讓足夠多的電子產生隧穿效應,也就是能量要足夠;寫完后讀一下數據看看牢籠里面有多少個電子,比如大于75個代表“1”,小于25個代表“0”。若在25-75個電子之間,就要重新寫入。要求越嚴苛,數據越準確,哪怕丟一兩個電子也不會導致數據變化。這,就是工業級....再想想普通的....呵呵,你們懂的。
以上是EEPROM的大概知識,了解不全,也在努力學習中,希望一起探討。
以后,電子標簽數據不對了,至少有地方甩鍋....