EEPROM工作原理是怎样的？

PROM是可编程器件，主流产品是采用双层栅(二层poly)结构，其中有EPROM和EEPROM等，工作原理大体相同。

PROM是可编程器件，主流产品是采用双层栅(二层poly)结构，其中有EPROM和EEPROM等，工作原理大体相同，主要结构如图所示：



浮栅中没有电子注入时，在控制栅加电压时，浮栅中的电子跑到上层，下层出现空穴。由于感应，便会吸引电子，并开启沟道。如果浮栅中有电子的注时，即加大的管子的阈值电压，沟道处于关闭状态。这样就达成了开关功能。



如图2所示，这是EPROM的写入过程，在漏极加高压，电子从源极流向漏极沟道充分开启。在高压的作用下，电子的拉力加强，能量使电子的温度极度上升，变为热电子(hot electron)。这种电子几乎不受原子的振动作用引起的散射，在受控制栅的施加的高压时，热电子使能跃过SiO2的势垒，注入到浮栅中。在没有别的外力的情况下，电子会很好的保持着。在需要消去电子时，利用紫外线进行照射，给电子足够的能量，逃逸出浮栅。



EEPROM的写入过程，是利用了隧道效应，即能量小于能量势垒的电子能够穿越势垒到达另一边。量子力学认为物理尺寸与电子自由程相当时，电子将呈现波动性,这里就是表明物体要足够的小。就pn结来看，当p和n的杂质浓度达到一定水平时，并且空间电荷极少时，电子就会因隧道效应向导带迁移。电子的能量处于某个级别允许级别的范围称为“带”，较低的能带称为价带，较高的能带称为导带。电子到达较高的导带时就可以在原子间自由的运动，这种运动就是电流。

EEPROM写入过程，如图3所示，根据隧道效应，包围浮栅的SiO2，必须极薄以降低势垒。源漏极接地，处于导通状态。在控制栅上施加高于阈值电压的高压，以减少电场作用，吸引电子穿越。



要达到消去电子的要求，EEPROM也是通过隧道效应达成的。如图4所示，在漏极加高压，控制栅为0V,翻转拉力方向，将电子从浮栅中拉出。这个动作，如果控制不好，会出现过消去的结果。