鐵電存儲器的工作原理介紹

隨著IT技術的不斷發展，對于非易失性存儲器的需求越來越大，讀寫速度要求越來越快，功耗要求越來越小，現有的傳統非易失性存儲器，如EEPROM、FLASH等已經難以滿足這些需要了。相對于其他類型的半導體技術而言，鐵電存儲器具有一些獨一無二的特性。鐵電存儲器能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技術一樣，是一種非易失性的存儲器。與傳統的非易失性存儲器相比，鐵電存儲器具有功耗小、讀寫速度快、抗輻照能力強等優點，因此受到很大關注。

1.簡介

鐵電存儲器(FRAM，ferroelectricRAM)是一種隨機存取存儲器，它將動態隨機存取存儲器(DRAM)的快速讀取和寫入訪問——它是個人電腦存儲中最常用的類型——與在電源關掉后保留數據能力(就像其他穩定的存儲設備一樣，如只讀存儲器和閃存)結合起來。由于鐵電存儲器不像動態隨機存取存儲器(DRAM)和靜態隨機存取存儲器(SRAM)一樣密集(即在同樣的空間中不能存儲像它們一樣多的數據)，它很可能不能取代這些技術。

鐵電存儲器

然而，由于它能在非常低的電能需求下快速地存儲，它有望在消費者的小型設備中得到廣泛地應用，比如個人數字助理(PDA)、手機、功率表、智能卡以及安全系統。鐵電存儲器(FRAM)比閃存更快。在一些應用上，它也有可能替代電可擦除只讀存儲器(EEPROM)和靜態隨機存取存儲器(SRAM)，并成為未來的無線產品的關鍵元件。

2.工作原理

鐵電存儲器利用鐵電晶體的鐵電效應實現數據存儲。鐵電效應是指當一個電場被加到鐵電晶體時，中心原子順著電場的方向在晶體里移動。當原子移動時，它通過一個能量壁壘，從而引起電荷擊穿。內部電路感應到電荷擊穿并設置存儲器。移去電場后，中心原子保持不動，存儲器的狀態也得以保存。

因此，在一個外加電場下，鐵電材料的極化特性會發生改變，當這個電場去掉以后，這個信息仍然能夠保存。沒有外加電場的情況下，極化特性有兩種穩定的狀態。圖1是一個鐵電材料電容的電滯回線，顯示了鐵電電容在所加不同電場的情況下的不同極性。其中，最重要的兩個參數是剩余極化程度Pr，和矯頑場Ec。在沒有電場強度的情況下，+/-Pr就表示了“0”、“1”兩個狀態。為了獲得這兩個狀態，所加電場必須大于+/-Ec，因此，所需要的閾值電壓也就確定了。

相比之下，鐵電電容的漏電流沒有EEPROM、FLASH之類的傳統非易失性存儲器那么重要，因為FeRAM的信息存儲是由極化來實現的，而不是自由電子。

鐵電電容電滯回線

以上就是鐵電存儲器的工作原理介紹了。總之，FRAM產品提供了可使用的存儲器的一種新選擇，在原來使用E2PROM的應用中表現會更出色，為某些原來認為需要使用SRAM和E2PROM的應用系統找到一種新的途徑。鐵電已經解決了最大訪問次數的限制，已可成為所有的嵌入式和通用式存儲器。

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