Erasable Programmable Read Only Memory


Erasable Programmable Read Only Memory
Zwei 256-Kbit-EPROM im 28-poligen DIP: Oben im Keramikgehäuse mit Quarzfenster (löschbar), unten im Plastikgehäuse (OTP); Gehäuselänge ca. 37 mm

Ein EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory, wörtlich: Löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher) ist ein nichtflüchtiger, elektronischer Speicherbaustein, der vor allem in der Computertechnik eingesetzt wird.

Dieser Bausteintyp ist mit Hilfe spezieller Programmiergeräte (genannt „EPROM-Brenner“) programmierbar und lässt sich mittels UV-Licht löschen und danach neu programmieren. Nach etwa 100-200 Löschvorgängen hat das EPROM das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Das zur Löschung nötige Quarzglas-Fenster (normales Glas ist nicht UV-durchlässig) macht das Gehäuse relativ teuer, daher gibt es auch Bauformen ohne Fenster, die nur einmal beschreibbar sind (One Time Programmable, OTP).

Aufbau und Funktionsweise

Ein EPROM enthält eine Matrix aus Speicherzellen, in denen jeweils ein Transistor ein Bit repräsentiert. Eine Speicherzelle besteht aus einem MOSFET-Transistor mit einer isolierten Hilfselektrode, dem Floating Gate. Beim Programmieren wird eine erhöhte Spannung angelegt, so dass durch den Tunneleffekt das Floating Gate geladen wird. Dadurch verschiebt sich die Ansteuerspannung, bei der der Transistor einschaltet. Die Daten lassen sich nun beliebig oft auslesen, wobei die Lesespannung unterhalb der Programmierspannung liegt.

Chip mit Bonddrähten eines 256k-EPROM (27C256). Der Bereich der Speicherzellen erscheint grau - die Zellen sind zu klein, um sichtbar zu sein

Die zum Löschen verwendete Ultraviolettstrahlung bewirkt eine großflächige Ionisation des Halbleitermaterials, so dass die vorher aufgebrachte elektrische Ladung das Floating Gate des Transistors wieder verlassen kann. Das Bitmuster ist dadurch gelöscht und das EPROM in seinem ursprünglichen Zustand zurückversetzt.

Ein konventioneller Löschvorgang dauert ca. 10 bis 30 Minuten. Da die Ionisation nach dem Ausschalten der Lichtquelle nicht sofort wieder abgeklungen ist und die Bausteine je nach Bauart des Löschgerätes auch über die für das Programmieren zulässige Temperatur hinaus erhitzt werden, kann das Programmieren erst nach einer weiteren Wartezeit erfolgen. Die Zeiten können durch den Einsatz von Löschgeräten mit Blitzlicht-Technik deutlich verkürzt werden. Statt einer kontinuierlichen Bestrahlung werden dabei die Bausteine mehreren intensiven Lichtblitzen ausgesetzt. Falls die Vorgaben des Bausteinherstellers für das Löschen nicht korrekt eingehalten werden, kann eine scheinbar richtige Programmierung mit verkürzter Datenlebensdauer die Folge sein.

Das Quarzglas-Fenster sollte nach dem Programmieren mit einem lichtundurchlässigen Aufkleber geschützt werden. Ein ungeschütztes EPROM kann nach ca. 90 Tagen direkter Sonneneinstrahlung gelöscht sein. Die Beleuchtung der Speicherzellen mit einem gewöhnlichen Fotoblitzgerät kann kurzzeitige Datenverfälschung und damit Computerausfälle verursachen.

Eine Weiterentwicklung des EPROM ist das elektrisch löschbare EEPROM (Electrically Erasable PROM) und das Flash-PROM. Flash-PROMs haben mittlerweile die EPROMs weitgehend vom Markt verdrängt.

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Referenzen


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