нижняя горизонтальная черта, соприкасающаяся с подложкой, - сток. Маленькая стрелка в средней части линии, обозначающей подложку, указывает на тнп канала; она направлена к подложке, если канал типа гг, и от подложки, если канал типа р.

Промежуток между истоком и стоком представляет собой аналог электрического контакта. В случае МДП-транзистора с индуцированным каналом типа гг такой контакт разомкнут, когда на затворе отсутствует напряжение, н контакт замнут, если на затворе положительное напряжение относительно подложки. А что представляют собой затвор и подложка? Затвор изолирован от подложки тончайшим (доли микрометра) слоем окиси кремния. Это значит, что затвор и подложка представляют собой две пластины конденсатора. Поскольку расстояние между пластинами, т. е. толщина слоя окиси кремния, очень мала, емкость такого конденсатора относительно велика.

Если приложить к затвору положительное напряжение, а затем отсоединить источник этого напряжения, конденсатор останется заряженным и промежуток исток-сток будет оставаться проводящим, т. е. представлять собой аналог замкнутого контакта. Поскольку идеальных диэлектриков в природе не существует, электрический заряд через какое-то достаточно долгое время (иногда несколько месяцев) все-таки стечет. Если же замкнуть затвор и подложку, конденсатор разрядится практически мгновенно и промежуток исток-сток станет непроводящим (контакт разомкнут). Так будет продолжаться до тех пор, пока к затвору не будет снова присоединен источник положительного напряжения. Итак, МДП-траизистор способен запомнить тот факт, что к его затвору был подсоединен источник положительного напряжения. Это н есть не что иное, как функция памяти. Подобная память получила название динамической, потому что она не только запоминает, но и забывает. Иными словами, процесс запоминания -забывания динамичен; он изменяется во времени; и это изменение связано с разрядкой конденсатора.

Одной функции запоминания недостаточно для описания системы. Нужна еще функция выбора. Так, перемещаясь с этажа на этаж, кабина лифта всякий раз выбирает один из контактов, который будет помнить ее предыдущее состояние. Полная схема динамического запоминающего МДП элемента, реализующего функции памяти и выбора (выборки) показана, на рис. 1.4. Здесь транзистор Vll осуществляет функцию запоминания, транзистор V2 делает выборку при запоминании (записи). Чтобы запомнить, необходимо прежде всего

подать положительное напряжение

Адресный Провов чтения

Адресный провод записи

Запись

Чтение

Рис. 1.4. Динамический запоминающий МДП-эле-мент

на провод, обозначенный на рисунке, как Адресный провод записи . Почему здесь использовано> слово адресный ? Об этом мы поговорим немного позже. Сейчас важно указать, что, если подать на этот провод положительное напряжение, затвор транзистора V2 окажется под положительным напряжением. Затвор транзистора VI через промежуток исток-cToit транзистора V2 окажется подсоединенным к проводу, обозначен-

ному иа рнс. 1.4 как Запись . Теперь все зависит от того, каково состояние провода Запись . Если на нем имеется положительное напряжение, затвор транзистора VI также окажется под положительным напряжением и это его состояние запомнится.

Будем считать, что, если затвор запоминающего транзистора заряжен относительно подложки таким образом, что промежуток исток-сток оказывается проводящим (контакт замкнут), транзистор находится в состоянии единица или, иначе, транзистор помнит единицу. Подобная терминология вводится исключительно по соображениям краткости. Не следует усматривать здесь никакой связи между условным обозначением состояния транзистора и числом 1,

Если провод Запись находится под нулевым напряжением, то затвор транзистора VI через промежуток исток-сток транзистора V2 разрядится. Промежуток исток-сток транзистора VI станет непроводящим. Будем считать, что в этом случае транзистор VI находится в состоянии нуля или, иначе говоря, помиит нуль. Итак, если лодать положительное напряжение на адресный провод записи, то в запоминающий элемент можно записать О или 1. Если жш адресный провод записи находится под нулевым напряжением, то состояние запоминающего элемента (О или 1) никак не будет зависеть от состояния провода записи.

Чтобы прочесть то, что записано в динамическом запоминающем элементе, показанном на рис. 1.4, нужно подать положительное напряжение на провод, обозначенный на этом рисунке как Адресный провод чтения . При этом на затворе транзистора V3 будет положительное напряжение н провод Чтение окажется подсоединенным к стоку транзистора Vl. Теперь все зависит от со стояния транзистора VI. Если он помнит 1, то провод чтения окажется замкну тым с точкой нулевого потенциала (землей). Если транзистор VI помнит нуль, такого замыкания не произойдет.

Динамические запоминающие элементы обладают очевидным неудобством. Они способны помнить в течение относительно небольшого времени - нескольких долей секунды. Мы привели здесь описание динамического запоминающего элемента только потому, что оно одно из самых простых и с его помощью легко разобраться в основных принципах построения запоминающих устройств (ЗУ). В дальнейшем мы не станем рассматривать динамическую память. Заметим лишь, что для длительного хранения информация, запомненная динамической памятью, периодически должна обновляться каждые несколько миллисекунд с помощью так называемых устройств регенерации. Но нз-за устройств регенерации динамические устройства памяти быстро выходят из употребления.

1.4. Триггеры

В противоположность динамическим сгатичеокие запоминающие элементы Способны помнить неограниченно долго, до тех пор, пока не будет отключен источник питания. Основу статического запоминающего элемента составляет триггер. Существует множество различных схем триггеров. Мы ограничимся Одной, на наш взгляд, наиболее прогрессивной. Это схема триггера на так называемых комплементарных транзисторных парах.

Для начала рассмотрим структуру, показанную на рис. й.5,а. Здесь под ложка выполнена из полупроводника типа п, а области истока и стока - из

полупроводника типа р. В данном случае промежуток исток-сток способен проводить электрический ток при отрицательном напряжении на затворе. Такой транзистор получил название транзистора с индуцированным каналом типа р. Его условное обозначение показано на рис. 1.5,6.

Рис. 1.8. Транзистор с индуцированным каналом типа р (а) н его условное обозначение (б)

+98 VZ

Рнс. 1.6. Комплементарная траи-энсториая пара

VZ J

vi ка-

рие. 1.7. Схема триггера

Структура, показанная на рис. 1.6, называется комплементарной траизнс-торной парой. Между стоком транзистора V2 и истоком транзистора VI вклю-чен источник питания. Напряжение источника обычно выбирают около 9 В, хотя оно может быть и значительно меньше, скажем 1,5 В. Когда напряжение на объединенных затворах транисторов VI и V2 равно нулю, точку, обозначенную буквой а, можно считать соединенной с источником питания н напряжение в ней, очевидно, равным напряжению источника питания. Действительно, как видно из рис. 1.6, подложка транзистора V2 соединена со стоком, а значит, и с плюсом источника питания. На затворе транзистора V2 нулевое напряжение относительно земли (точки нулевого потенциала) и, следовательно, большое отрицательное напряжение относительно подложки этого транзистора. Транзистор V2 приводит, транзистор VI, наоборот, не проводит, поскольку его подложка соединена с истоком (землей) и на его затворе нулевое напряжение относительно подложки. Когда на объединенных затворах действует положительное напряжение, точку а можно считать соединенной с точкой нулевого потенциала (землей). Напряжение на ней, очевидно, равно нулю. В этом случае транзистор VI, проводит, а транзистор V2 не проводит, поскольку на его затворе положительное напряжение относительно землн н нулевое напряжение относительно подложки.

На рнс. 1.7 изображены две комплементарные пары. Предположим, на затворах транзисторов VI и V2 установилось нулевое напряжение. Тогда точка ai находится под напряжением источника питания н под этим же напряжением находятся затворы транзисторов V3 и V4. Точка аг находится под нулевым напряжением, и под этим же напряжением находятся затворы транзисторов VI и V2. Состояиие первой комплементарной пары (VI, V2) как бы поддерживает такое состояние второй (V3, V4), которое в свою очередь поддерживает исходное состояние первой пары.

Если принудительным образом задать положительное напряженне на затворах транзисторов VI и V2, то структура перейдет в другое состояние: про-