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I dischi a stato solido – Parte III

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Nei normali transistor, quando viene applicata una tensione al gate, si crea un canale di collegamento tra gli altri due contatti (source e drain), permettendo il passaggio degli elettroni, cioè della corrente. Ma quando la tensione viene tolta, l’informazione memorizzata viene persa per sempre.

I transistor a gate flottante si differenziano dai transistor tradizionali per la presenza di un secondo gate (floating gate) che non ha nessuna connessione elettrica ed è circondato e separato dal gate di controllo (control gate) da un sottile strato di ossido di silicio che funge da dielettrico.

Ed è proprio grazie a questo isolante che la carica elettrica presente nel gate flottante può essere conservata per molti anni. Quindi, alla presenza di elettroni viene assegnato un valore 0 alla cella di memoria, all’assenza di elettroni un valore 1.

Ma se il floating gate non ha nessun collegamento con l’esterno, come avviene il suo riempimento con gli elettroni, cioè la scrittura di un bit 0 ? La risposta è un particolare fenomeno di fisica quantistica denominato hot carriers injection, in base al quale gli elettroni, attraverso l’applicazione di una tensione positiva (10÷13 V) tra source e drain, guadagnano un’energia cinetica talmente elevata da riuscire a superare la barriera rappresentata dall’ossido di silicio, caricando il gate flottante.

La scrittura di un bit 1, cioè lo svuotamento del gate flottante avviene invece applicando una tensione positiva tra gate di controllo e drain, lasciando aperto il source. Gli elettroni vengono “attirati” dalla tensione positiva, attraversano il dieletrico e riducono la carica immagazzinata nel gate.

Il processo di programmazione della cella di memoria (scrittura del bit 0) prende il nome di tunnel injection, mentre il processo di cancellazione (scrittura del bit 1) prende il nome di tunnel release.

La lettura del valore nella cella avviene in modo più semplice. Se nel gate flottante sono presenti numerosi elettroni, il campo elettrico generato dalla tensione applicata al gate di controllo non sarà sufficientemente forte da consentire il passaggio di corrente tra source e drain; quindi verrà letto un valore 0.

Se, invece, il numero di elettroni nel gate flottante non è molto elevato, la tensione sul gate di controllo sarà sufficiente per aprire un canale di conduzione tra source e drain; quindi verrà letto un valore 1.

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