Слова «флеш-память» сейчас у всех на устах. Даже первоклассники в разговоре часто используют термин «флешка». Данная технология с невероятной быстротой приобрела популярность.
Мало того, многие аналитики предрекают, что в скором времени флеш-память, полностью заменит устройства хранения информации на основе магнитных дисков. Что же, остается только наблюдать за развитием прогресса и пользоваться его благами. Удивительно, но многие, говоря об этой новинке, практически ничего не знают, что такое флеш-память. С одной стороны, пользователю нужно, чтобы устройство работало, а как именно оно выполняет свои функции – дело десятое. Однако иметь хотя бы общее представление необходимо каждому образованному человеку.
Что же такое флеш-память?
Как известно, в компьютерах есть несколько видов запоминающих устройств: модули оперативной памяти, винчестеры и оптические диски. Последние два – это электромеханические решения. А вот оперативка – полностью электронное устройство.
Представляет собой набор транзисторов, собранных на кристалле специальной микросхемы. Ее особенность заключается в том, что данные хранятся до тех пор, пока на электрод базы в каждом управляемом ключе подается напряжение. Данный момент мы чуть позже рассмотрим подробнее.
Флеш-память этого недостатка лишена. Проблему хранения заряда без подачи внешнего напряжения удалось решить с помощью транзисторов с плавающим затвором. При отсутствии внешнего воздействия заряд в таком приборе может сохраняться достаточно продолжительное время (не менее 10 лет). Чтобы объяснить принцип работы, необходимо вспомнить
основы электроники.Как устроен транзистор?
Эти элементы получили столь широкое применение, что редко, где они не используются.
Даже в банальном
выключателе света иногда устанавливают управляемые ключи. Как же устроен классический транзистор? В его основе лежат два полупроводниковых материала, один из которых обладает электронной проводимостью (n), а другой дырочной (p). Чтобы получить простейший транзистор, необходимо соединить материалы, например, в виде n-p-n и в каждый блок подключить электрод. На один крайний электрод (эмиттер) подается напряжение. Им можно управлять, изменяя величину потенциала на среднем выводе (база). Снятие происходит на коллекторе – третий крайний контакт. Очевидно, что при исчезновении напряжения базы прибор вернется в нейтральное состояние. А вот устройство транзистора с плавающим затвором, лежащим в основе флешек, немного иное: перед полупроводниковым материалом базы размещен тонкий слой диэлектрика и плавающий затвор – вместе они образуют так называемый «карман». При подаче плюсового напряжения на базу транзистор будет открыт, пропуская ток, что соответствует нулю в логике. А вот если на затвор поместить единичный
заряд (электрон), то его поле нейтрализует воздействие потенциала базы – прибор откажется закрытым (единица логическая). Измеряя напряжение между эмиттером и коллектором, можно определить наличие (или отсутствие) заряда на плавающем затворе. Помещение заряда на затвор осуществляется с помощью
туннельного эффекта (Фаулер – Нордхейм). Для удаления заряда необходимо приложить высокое (9 В) отрицательное напряжение на базу и положительное на эмиттер. Заряд уйдет с затвора. Так как технология постоянно развивается, было предложено объединить обычный транзистор и вариант с плавающим затвором. Это позволило «стирать» заряд более низким напряжением и производить более компактные устройства (нет необходимости в изолировании). Флеш-память USB использует именно этот принцип (структура NAND).
Таким образом, объединив подобные транзисторы в блоки, удалось создать память, в которой записанные данные теоретически сохраняются без изменения десятки лет. Пожалуй, единственный недостаток современных флешек – ограничение на количество циклов перезаписи.