حافظه flash چیست ؟
حافظه های الکترونیکی درانواع گوناگون و برای مصارف مختلف ساخته شده اند . حافظه های فلش به دلیل سرعت بالای آنها در ثبت اطلاعات و همچنین استفاده فوق العاده آسان بسیار پر فروش و پر طرف دار می باشند . از این رو در دوربین های دیجیتالی ، تلفن همراه و سایر دستگاه ها شاهد استفاده روز افزون از آنها هستیم .
شیوه ذخیره اطلاعات در این نوع از حافظه بسیار شبیه به ذخیره اطلاعات در RAM می باشد . در حقیقت حافظه های فلش در نحوه فعالیت مشابه یک منبع ذخیره اطلاعات ثابت عمل می کند . به این معنی که در آنها هیچ قطعه متحرکی به کار نرفته و تمام کارها توسط مدارات الکترونیکی انجام می شود . در مقابل درون دیسک های سخت چندین قسمت متحرک وجود دارد که این وضع خود آسیب پذیر بودن این گونه حافظه را نسبت به حافظه های فلش نشان می دهد .
در تجهیزات زیر از حافظه فلش استفاده می شود :
• تراشه BIOS موجود در کامپیوتر
• CompactFlash که در دوربین های دیجیتال استفاده می شود
• SmartMedia که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می شود
• Memory Stick که اغلب در دوربین های دیجیتال استفاده می شود
• کارت های حافظه PCMCIS نوع I و II
• کارت ها حافظه برای کنسول های بازی های ویدئویی
اصول و مبانی
تونل زنی الکترون
فرآیند تونل زدن یک پدیده‌ی مکانیکی- کوانتومی است که یک الکترون می‌تواند از میان سد انرژی بزرگتر از انرژی جنبشی خود عبور کند.
اگر ساختاری ایجاد شود که متشکل از 2 فلز مشابه باشد و این 2 فلز توسط یک ماده‌ی عایق نازک جدا شوند، تحت شرایط معینی الکترون می‌تواند از یک فلز به دیگر انتقال یابد. تونل زدن الکترون، از یک طرف به طرف دیگر آن در صورتی انجام می‌شود که حالت‌های الکترونی اشغال نشده در طرف دیگر وجود داشته باشد.
فیلم‌های اکسیدی بسیار نازک با رشد خود به خودی برای ایجاد اتصالات تونلی الکترونی مورد توجه می‌باشند که به لایه‌ی عایق با ضخامتی حدود 2-1 نانومتر احتیاج دارند. این دسته از طریق رسوب‌دهی فلزاتی که به آسانی قابل اکسید شدن می‌باشند، ایجاد می‌شوند.
حافظه‌ای با ظرفیت بیش از 30 گیگا بیت بر اینچ مربع، تقریباً 5 گیگا بیت بر سانتیمتر مربع می توان با ساختارهای کبالت با ابعاد 75*25 نانومتر ایجاد کرد.
پرش الکترون داغ
اگر الکترونی به حد کافی انرژی بگیرد می تواند از یک تراز انرژی پایین تر به تراز انرژی بالاتر جهش نماید.هر چه اختلاف انرژی تراز اولیه و نهایی بیشتر باشد ، باید انرژی بیشتری به الکترون داده شود.
تعبیر این انرژی در خارج از نظریه حالت جامد، انرژی جنبشی الکترون می تواند باشد. به چنین الکترونی، الکترون داغ می گویند.
در تراشه ها ی نوین، برای ذخیره اطلاعات به صورت مستقلِ از منابع انرژی ، از به دام انداختن الکترون ها در یک قطعه فلزی که پوشیده شده از مواد عایق است، استفاده می شود. به همین دلیل است که برای پاک کردن اطلاعات نیاز به رهاندن الکترون ها دارد.
برای تامین انرژی جهش الکترون ، می توان از امواج پر انرژی ماوراء بنفش استفاده کرد.
در تراشه های EPROM از همین شیوه برای پاک کردن تراشه از اطلاعات استفاده می شد.چنانکه سطوحی فلزی بر سطح تراشه نقش جاذب امواج را بازی میکرد، به همین دلیل گاهاً از این روش به برنامه ریزی نوری تعبیر می شود.
اما با پیشرفت تکنولوژی، پژوهشگران توانستند تراشه ها را به صورت الکترونیکی از اطلاعات پاک کنند. یعنی انرژی لازم برای جهش الکترون را از طریق ایجاد میدان الکتریکی ،در مسیر جهش، ایجاد کنند.این امر سبب توسعه تراشه هایی با عنوان EEPROM گشت.
شیوه اخیر در به دام انداختن الکترون ها در تراشه های نوع NOR از حافظه های فلش استفاده می شود و از آن تعبیر به "تزریق الکترون های داغ"می شود. برای رهاندن الکترون ها نیز از شیوه تونل زنی استفاده می شود.
پیوند گاه p-n
مطابق نظریه حالت جامد، اگر مقداری اندک ناخالصیِ فلزی، به شبکه بلورِ یک نیمه رسانا اضافه شود، رسانایی شبکه دستخوش تغییر می گردد.
در نظریه حالت جامد از ترازهای انرژی کوانتیده برای توصیف الکترون های یک ماده استفاده می کنند.ترازی که دارای بیشترین انرژی است را تراز ظرفیت می نامند.اگر جامد مورد بحث رسانا باشد به این تراز، تراز رسانش گفته می شود.
به تراز های خالی از الکترون که در میان انبوهی از تراز های پر قرار گرفته اند حفره می گویند. چون حفره ها نبود الکترون با بار منفی را گوشزد می کنند لذا به آنها حامل بار نوع p که از اول عبارت positive گرفته شده است، می گویند.
الکترون های لایه رسانش و حفره های لایه قبل از رسانش نقش رسانندگی را در مواد نیمه هادی بازی می کنند.
بسته به این که اتم آلاینده در آخرین تراز اتمی خود تعداد بیشتر یا کمتری الکترون نسبت به آخرین تراز اتم نیمه رسانا داشته باشد به بلور حاصل ، نیمه رسانای نوع n (دارای تعداد بار منفی بیشتر والکترون آزاد بیشتر در شبکه بلور)و نیمه رسانای نوع p (دارای الکترون کمتر و دارای حفره های بیشتر) می گویند.
اگر یک نیمه رسانای نوع n را به نیمه رسانای نوع p اتصال موضعی دهیم، در محل اتصال حامل های نوع p متعلق به نیمه رسانای نوع p با الکترون های آزاد نیمه رسانای نوع n ترکیب شده و خنثی می گردند(نابود می شوند، یعنی حفره توسط الکترون پر شده و الکترون نیز مقید می شود.) البته این اتفاق فقط در محل پیوندگاه رخ می دهد و سبب ایجاد ناحیه ای موسوم به تهی میان 2 قطعه می شود. این ناحیه نارساناست. لذا جلوی ترکیب شده ما بقی حامل های طرفین را می گیرد.
حال اگر به منحنی انرژی-مکان در محل پیوندگاه نظر بیفکنیم، می بینیم یک شیب پتانسیل پدیدآمده است که معادل همان ناحیه تهی است. لذا اگر میدانی الکتریکی در 2 قطعه ایجاد کنیم به نحوی که به تضعیف این شیب پتانسیل بپردازد، آنگاه عرض ناحیه تهی کمتر و کمتر می شود و در نهایت رسانش میان 2 قطعه برقرار می شود.دقت شود که به علت میدان الکتریکی، جهت حرکت حامل های با بار متفاوت، متفاوت خواهد بود، لذاست که از ترکیب مجدد آنها جلوگیری به عمل می آید.
جهت میدان الکتریکی یاد شده باید از قطعه p به قطعه n باشد تا در سمت p پتانسیل بیشتر از سمت n اعمال شود. لذا اختلاف پتانسیل 2 سطح به صفر میل می کند و پیوندگاه رسانا می شود. پیوندگاه تنها جریان را از یک سو عبور می دهد . به این سو پیش ولت موافق می گویند. و این داستان دوباره ..............ادامه ........دارد.
1-نحوه کار حافظه های فلش(قسمت1)
2-نحوه کار حافظه های فلش(قسمت3)