可擦除的可编程读取内存（EEPROM）是一种非易失性存储器，使用户能够通过应用电压脉冲反复存储并删除少量数据。EEPROM通常用作计算机和移动设备中的存储介质，并在微控制器等设备中具有应用。为了分析EEPROM设备的设计，工程师可以转向半导体模拟。
改善内存设备：从ROM到EEPROM的旅程
EEPROM来自一长串越来越改进的内存设备。例如，这种类型的内存的早期版本，缩写缩写较短，是只读的内存（ROM）。尽管有好处，但ROM的主要缺点是无法重新编程或重写。
为了解决这个问题和其他缺点，科学家创建了可编程的只读内存（PROM），可以在创建后使用特殊的工具对其进行编程。但是，您只能对PROM设备进行编程。通过可擦除的可编程读取内存（EPROM）设计迭代解决了此问题，该迭代使工程师能够使用UV Light擦除数据。尽管这是一个可靠的改进，但必须从设备中除去EPROM芯片才能重新编程。
这就是EEPROM进入的地方。与EPROM相比，EEPROM是优越的，因为它可以用电压脉冲对其进行重新编程，并且在此过程中不需要去除芯片。EEPROM往往很慢，因此称为更快的EEPROM闪存也开发了。
EEPROM的一些缺点是，它只能重写有限的次数，并且在从电源中删除时，它不会无限期地存储数据。
表面安装的EEPROM设备。米卡·伊丽莎白·斯科特（Micah Elizabeth Scott）的图像 - 自己的作品。获得许可CC BY-SA 2.0， 通过Flickr Creative Commons。
为了研究EEPROM设备，包括其编程和擦除周期及其当前和充电特性，您可以通过ComsolMultiphysics®软件和附加组件对其进行模拟半导体模块。查看下一节以获取示例。
用半导体模拟分析EEPROM设备
此处讨论的浮网eeprom示例是基于A. Concannon，S。Keeney，A。Mathewson和C. Lombardi的工作（参考2.EEPROM教程文档）。下面看到的模型几何形状的总长度为1.8μm，包括两个电隔离门：浮栅门和一个控制门。
EEPROM模型几何形状。
简而言之，程序和擦除周期始于在编程EEPROM设备编程的初始电压脉冲开始。使用此模型，您可以看到此脉冲会导致电子隧道横穿隧道屏障并在浮动门上积聚，该浮动门存储了电荷。
对控制电压脉冲编程EEPROM设备的电场。在这里，您可以看到电场集中在隧道屏障中。
为了从EEPROM设备删除数据，应用了负脉冲，这会导致电子隧道向后隧道并将浮子门返回到其原始状态附近。借助Comsol®软件，您可以模拟此程序并删除过程并计算许多不同的EEPROM设备特性。
检查EEPROM设备
首先，您可以查看一项固定研究的结果，以比较带电（编程状态）和未充电（擦除状态）浮动门的电流 - 电压（I-V）特性。正如预期的那样，在设备达到阈值“转机”控制电压之前，源和排水之间没有电流流动。随着控制电压超过此阈值，给定的源量电压电压的电流可能会流动更多。存储的电荷改变了阈值电压，从而改变了源流量的I-V曲线，如下图所示。
使用从本研究中获得的源电流信息，可以确定浮动门是否存储充电。例如，1 V的控制电压在擦除的配置中不会产生电流，当充电至-2 x 10时，电流的电流约为0.5μa。-15C。
当固定排水电压为10 mV时，源电流与控制电压。蓝线代表其擦除状态的设备，绿线代表其编程状态的设备。
接下来的两个图显示了时间依赖性研究的结果，这使工程师能够分析瞬时电压脉冲的效果，这些脉冲允许随着时间的推移对设备进行编程和擦除。
在下面的左图中，您可以看到程序和擦除事件的随着时间的流逝。在程序事件期间，电子隧道进入浮闸门，并导致负传统电流。在擦除事件期间，这些电子隧道从浮动门中退回，导致正电流等效于程序事件。
下面的右图显示了浮动门上的存储电荷（这是由电子隧道通过隧道屏障引起的）作为两个事件的时间的函数。在这里，程序事件会导致负电荷在浮动门上积聚，而擦除事件则将电荷返回为零。这些结果是可以预期的，有助于确认半导体模拟的有效性。
隧道电流（左）和浮动门（右）中的电荷是程序（蓝色）和擦除（绿色）事件的时间的函数。
下一步
如本示例所示，将COMSOL多物理学和半导体模块组合在一起，使您能够准确地计算和可视化浮动栅极EEPROM设备的电流和电荷特性。想尝试这个例子吗？通过下面的按钮前往应用程序库，以下载此示例和相关的MPH文件。
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