只读存储器（ROM）的结构、特点及其分类

只读存储器（ROM）是一种半导体集成电路的功能作为数据和计算机编程的永久存储设备。

简介

只读存储器（简称 ROM）所存数据，一般是在装入整机前事先写好的。整机工作过程中只能从只读存储器中读出事先存储的数据，而不象随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。由于 ROM 所存数据比较稳定、不易改变、即使在断电后所存数据也不会改变；其次，它的结构也比较简单，读出又比较方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。

结构

半导体只读存储器中的存储单元为一个半导体器件，如二极管、双极型晶体管或 MOS 型晶体管，它位于字线和位线交叉处。以增强型 N 沟道 MOS 晶体管为例，其栅引出线接字线，漏引出线接位线，源引出线接地。当字线为高电平时，晶体管导通，位线输出低电平（逻辑“0”）。若交叉点处没有连接晶体管，则位线被负载晶体管拉向高电平（逻辑“1”）。其他未选中的字线都处于低电平，所有挂在字线上的晶体管都是不导通的，所以不影响位线的输出电平。这样，以字线和位线交叉点是否连有晶体管来决定该点（存储单元）存储的数据是“0”还是“1”。

只读存储器所存储的数据功能，是以在制造过程中所用掩模决定的，所以也称掩模只读存储器。实际应用中除了少数品种的只读存储器（如字符发生器等）可以通用之外，不同用户所需只读存储器的内容是不相同的。为便于用户使用，又适于工业化大批量生产，后来出现了可编程序的只读存储器。其电路设计是在每个存储单元（如肖特基二极管）上都串接一熔丝。正常工作状态下，熔丝起导线作用；当在与之相连的字线、位线上加大工作偏压时，熔丝被熔断。用这种办法，用户可以自己编写并存储所需的数据。

可编程序只读存储器的任一单元都只能写一次，这还是很不方便的。为了解决这一问题，又出现了可擦可编程序只读存储器。这种存储器采用最多的是浮栅雪崩注入 MOS 单元。当在选定单元的源引出线或漏引出线上加足够高的电压使器件发生雪崩击穿时，高能热电子穿过栅氧化层注入到悬浮栅上去，使浮栅带电，从而改变沟道导通状态，达到写入的目的：擦去是通过紫外光照射完成的。紫外光的照射使悬浮栅上的电子能得到足够能量穿透栅氧化层势垒，从而使浮栅消除带电状态。

特点

电可改写的只读存储器是新出现的一种只读存储器。它的原理是在强电场作用下，通过隧道效应将电子注入到浮栅上去，或反过来将电子从浮栅上拉走。这样，就可以通过电学方法方便地对只读存储器进行擦和写。

可擦可编程序只读存储器的写入速度比较慢，每位写入速度约需几十至几百毫秒，写完整片存储器需要几十到几百秒：擦去速度则更慢，在一般紫外光源照射下需几十分钟。电可改写只读存储器擦、写速度比之读出速度尚慢好几个数量级。

分类

半导体只读存储器可以分为以下四种：掩膜式 ROM（MROM），一次可编程 ROM（PROM），可擦除可编程 ROM（EPROM），闪速存储器。