半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

我们很多的Chip中都有ram作为存储器，存储器是能存储数据，并当给出地址码时能读出数据的装置。根据存储方式的不同，存储器可以分为随机存储器（ram）和只读存储器（rom）两大类。

ram的原意是不管对于哪一个存储单元，都可以以任意的顺序存取数据，而且存取所花的时间都相等。即使不能完全达到以任意的顺序存取，凡是能以相同的动作顺序和相同的动作时间进行存入和读出的半导体存储器都包括在ram中。

按照存放信息原理的不同，随机存储器又可分为静态和动态两种。静态ram是以双稳态元件作为基本的存储单元来保存信息的，因此，其保存的信息在不断电的情况下，是不会被破坏的；而动态ram是靠电容的充、放电原理来存放信息的，由于保存在电容上的电荷，会随着时间而泄露，因而会使得这种器件中存放的信息丢失，必须定时进行刷新。

一般一个存储器系统由以下几部分组成。

1．基本存储单元

一个基本存储单元可以存放一位二进制信息，其内部具有两个稳定的且相互对立的状态，并能够在外部对其状态进行识别和改变。不同类型的基本存储单元，决定了由其所组成的存储器件的类型不同。静态ram的基本存储单元是由两个增强型的nm0s反相器交叉耦合而成的触发器，每个基本的存储单元由六个mos管构成，所以，静态存储电路又称为六管静态存储电路。

图为六管静态存储单元的原理示意图。其中t1、t2为控制管，t3、t4为负载管。这个电路具有两个相对的稳态状态，若tl管截止则a＝“l”(高电平)，它使t2管开启，于是b＝“0”(低电平)，而b＝“0”又进一步保证了t1管的截止。所以，这种状态在没有外触发的条件下是稳定不变的。同样，t1管导通即a＝“0”(低电平)，t2管截止即b＝“1”(高电平)的状态也是稳定的。因此，可以用这个电路的两个相对稳定的状态来分别表示逻辑“1”和逻辑“0”。

当把触发器作为存储电路时，就要使其能够接收外界来的触发控制信号，用以读出或改变该存储单元的状态，这样就形成了如下右图所示的六管基本存储电路。其中t5、t6为门控管。

(a) 六管静态存储单元的原理示意图 (b)六管基本存储电路

图 六管静态存储单元（我们常看到的还有把t3&t1的gate连到一起，把t2&t4的gate连到一起）

当x译码输出线为高电平时，t5、t6管导通，a、b端就分别与位线d0及 相连；若相应的y译码输出也是高电平，则t7、t8管(它们是一列公用的，不属于某一个存储单元)也是导通的，于是d0及 (这是存储单元内部的位线)就与输入/输出电路的i/o线及 线相通。

写入 *** 作：写入信号自i/o线及 线输入，如要写入“1”，则i/o线为高电平而 线为低电平，它们通过t7、t8管和t5、t6管分别与a端和b端相连，使a=“1”，b=“0”，即强迫t2管导通，tl管截止，相当于把输入电荷存储于tl和t2管的栅级。当输入信号及地址选择信号消失之后，t5、t6、t7、t8都截止。由于存储单元有电源及负载管，可以不断地向栅极补充电荷，依靠两个反相器的交叉控制，只要不掉电，就能保持写入的信息“1”，而不用再生(刷新)。若要写入“0”，则 线为低电乎而i/o线为高电平，使tl管导通，t 2管截止即a=“0”，b=“1”。

读 *** 作：只要某一单元被选中，相应的t5、t6、t7、t8均导通，a点与b点分别通过t5、t6管与d0及 相通，d0及 又进一步通过t7、t8管与i/o及 线相通，即将单元的状态传送到i/o及 线上。

由此可见，这种存储电路的读出过程是非破坏性的，即信息在读出之后，原存储电路的状态不变。

区别：

1、信息的存储特性

RAM为随机存储器，具有掉电信息丢失。ROM为只读存储器，数据掉电后不会丢失。信息不可擦除只能进行一次写，之后信息不能更改，但随着技术的发展出现了可编程可擦除只读存储器。可以实现多次编程。

2、组成的部件不同

RAM由六管NMOS或OS构成。ROM矩阵的存储单元是由N沟道增强型MOS管构成。

3、读出信息的方式不同

ROM以非破坏性读出方式工作，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来。SRAM读出信息后不需要刷新。DRAM读出信息后需要及时的刷新，对数据进行恢复。

RAM特点：随机存取、易失性、对静电敏、访问速度、需要刷新（再生）。

ROM特点：只读存储器的特点是只能读出而不能写入信息。其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导 *** 作系统。

扩展资料：

ROM适用范围：

由于ROM具有断电后信息不丢失的特性，因而可用于计算机启动用的BIOS芯片。

EPROM、EEPROM和Flash ROM性能同ROM，但可改写，一般读比写快，写需要比读高的电压，（读5V写12V）但Flash可以在相同电压下读写，且容量大成本低，如U盘MP3中使用广泛。

在计算机系统里，RAM一般用作内存，ROM一般作为固件，用来存放一些硬件的驱动程序。

RAM类别：静态随机存储器（SRAM）、动态随机存储器（DRAM）。

RAM由存储矩阵、地址译码器、读/写控制器、输入/输出、片选控制等几部分组成。

参考资料来源：百度百科-只读存储器

参考资料来源：百度百科-随机存取存储器

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