【E問E答】EEPROM工作原理是怎樣的？

　　PROM是可編程器件，主流產品是采用雙層柵(二層poly)結構，其中有EPROM和EEPROM等，工作原理大體相同，主要結構如圖所示：

　　浮柵中沒有電子注入時，在控制柵加電壓時，浮柵中的電子跑到上層，下層出現空穴。由于感應，便會吸引電子，并開啟溝道。如果浮柵中有電子的注時，即加大的管子的閾值電壓，溝道處于關閉狀態。這樣就達成了開關功能。

　　如圖2所示，這是EPROM的寫入過程，在漏極加高壓，電子從源極流向漏極溝道充分開啟。在高壓的作用下，電子的拉力加強，能量使電子的溫度極度上升，變為熱電子(hot electron)。這種電子幾乎不受原子的振動作用引起的散射，在受控制柵的施加的高壓時，熱電子使能躍過SiO2的勢壘，注入到浮柵中。在沒有別的外力的情況下，電子會很好的保持著。在需要消去電子時，利用紫外線進行照射，給電子足夠的能量，逃逸出浮柵。

　　EEPROM的寫入過程，是利用了隧道效應，即能量小于能量勢壘的電子能夠穿越勢壘到達另一邊。量子力學認為物理尺寸與電子自由程相當時，電子將呈現波動性,這里就是表明物體要足夠的小。就pn結來看，當p和n的雜質濃度達到一定水平時，并且空間電荷極少時，電子就會因隧道效應向導帶遷移。電子的能量處于某個級別允許級別的范圍稱為“帶”，較低的能帶稱為價帶，較高的能帶稱為導帶。電子到達較高的導帶時就可以在原子間自由的運動，這種運動就是電流。

　　EEPROM寫入過程，如圖3所示，根據隧道效應，包圍浮柵的SiO2，必須極薄以降低勢壘。源漏極接地，處于導通狀態。在控制柵上施加高于閾值電壓的高壓，以減少電場作用，吸引電子穿越。

　　要達到消去電子的要求，EEPROM也是通過隧道效應達成的。如圖4所示，在漏極加高壓，控制柵為0V,翻轉拉力方向，將電子從浮柵中拉出。這個動作，如果控制不好，會出現過消去的結果。