导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元及其操作方法

本发明属于存储器，更具体地，涉及一种基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元及其操作方法。

背景技术：

1、在冯诺依曼体系计算机结构中，dram(动态随机存储器)作为主储存器发挥着与cpu直接交换数据的作用，但由于dram为三端口器件，制约着dram向更高存储密度发展。为了解决dram存储密度低的问题，目前存储器领域的学术界和产业界已经探索了很多种可能取代dram的新型存储器。目前，由ots选通管和电容串联在一起构成存储单元(1s1c单元)，在读、写、擦速度与功耗方面均可以和dram相媲美，是非常有希望取代dram的一种新型存储技术。

2、但由于目前的1s1c存储单元设计采用的ots选通管漏电流较大，存储电容上的数据保持时间较短，使得需要对其进行频繁的刷新操作，对选通管的使用寿命要求较高。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于采用导电桥阈值开关型选通管cbts器件的漏电流极小的特点，旨在解决目前采用ots选通管漏电流较大而导致的1s1c存储单元使用寿命较短的问题；并通过向cbts选通管先施加正向电压再施加反向电压的方式来实现cbts选通管的反向导通，从而解决目前cbts选通管无法反向导通的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元，包括导电桥阈值开关型选通管和存储电容；

3、所述导电桥阈值开关型选通管的第一端与存储电容的第一端相连，所述导电桥阈值开关型选通管的第二端为所述动态存储单元的输入端，所述存储电容的第二端为所述动态存储单元的输出端；

4、所述导电桥阈值开关型选通管的工作状态包括高阻态和低阻态两种状态；

5、所述导电桥阈值开关型选通管用于：当所述输入端施加的正向写入电压大于所述导电桥阈值开关型选通管的正向阈值电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由高阻态切换为低阻态向所述存储电容充电，当所述导电桥阈值开关型选通管的两端电压小于所述导电桥阈值开关型选通管的正向保持电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由低阻态切换为高阻态，所述存储电容基于所述导电桥阈值开关型选通管重新切换的高阻态延长放电时间；

6、在所述导电桥阈值开关型选通管打开后的目标时间内，当所述输入端施加的反向写入电压大于所述导电桥阈值开关型选通管的反向阈值电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由高阻态切换为低阻态实现反向导通以向所述存储电容充负电；

7、当所述反向写入电压小于所述导电桥阈值开关型选通管的反向保持电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由低阻态切换为高阻态。

8、本发明还提供一种基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元实现的操作方法，包括：

9、对所述动态存储单元的输入端施加开启脉冲，所述开启脉冲为正向写入电压；

10、当输入端施加的正向写入电压大于所述导电桥阈值开关型选通管的正向阈值电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由高阻态切换为低阻态；

11、当所述导电桥阈值开关型选通管的两端电压小于所述导电桥阈值开关型选通管的正向保持电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由低阻态切换为高阻态。

12、在对所述导电桥阈值开关型选通管施加正向写入电压而正向开启之后，对所述输入端施加反向写入电压；

13、在所述导电桥阈值开关型选通管打开后的目标时间内，当所述反向写入电压大于所述导电桥阈值开关型选通管的反向阈值电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由高阻态切换为低阻态实现反向导通以向所述存储电容充负电；

14、当所述反向写入电压小于所述导电桥阈值开关型选通管的反向保持电压时，所述导电桥阈值开关型选通管由低阻态切换为高阻态。

15、可选地，在所述导电桥阈值开关型选通管正向打开的时间超过所述目标时间之后，所述导电桥阈值开关型选通管无法反向导通。

16、可选地，还包括：

17、当所述导电桥阈值开关型选通管正向打开时，对所述存储电容充正电；

18、当所述存储电容的电容电压上升到第一目标电压时，所述导电桥阈值开关型选通管正向关闭，所述电容电压维持在所述第一目标电压；

19、当正向写入电压＞第二目标电压时，所述导电桥阈值开关型选通管反向打开使所述存储电容放电；

20、当正向写入电压＜第二目标电压时，所述电容电压维持在第一目标电压，将第一目标电压作为第一存储数据进行存储。

21、可选地，还包括：

22、当所述导电桥阈值开关型选通管施加正向写入电压而正向打开后再施加反向写入电压而反向打开时，对所述存储电容充负电；

23、当所述电容电压下降到第三目标电压时，所述导电桥阈值开关型选通管反向关闭，由低阻态变成高阻态，所述存储电容电压维持在第三目标电压；

24、当反向写入电压＞第四目标电压时，所述导电桥阈值开关型选通管正向打开使所述存储电容放电；

25、当反向写入电压＜第四目标电压时，所述电容电压维持在第三目标电压，将第三目标电压作为第二存储数据进行存储。

26、可选地，还包括：

27、对所述输入端施加读取脉冲，所述读取脉冲与所述正向写入电压同向；

28、判断所述导电桥阈值开关型选通管中是否存在读取电流，根据判断结果确定所述存储电容的数据存储类型。

29、可选地，其特征在于：

30、正向阈值电压＜正向写入电压＜第二目标电压；

31、第六目标电压＜反向写入电压＜第四目标电压；

32、第七目标电压＜读取脉冲＜第八目标电压。

33、可选地，所述根据判断结果确定所述存储电容的数据存储类型，包括：

34、若存在所述读取电流，确定所述存储电容存储第二存储数据；

35、若不存在所述读取电流，确定所述存储电容存储第一存储数据。

36、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

37、本发明提供的导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元及其操作方法，由于导电桥阈值开关型选通管cbts器件的漏电流极小，即导电桥阈值开关型选通管的关闭电阻较大，从而使存储电容放电时间变长因此可以使得利用cbts选通管构成的动态存储结构的数据保持时间大大增加，从而减少刷新操作，并延长其使用寿命；并且本发明的导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元可通过施加反向电压来实现反向导通。

技术特征：

1.一种基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元，其特征在于，包括导电桥阈值开关型选通管和存储电容；

2.一种基于所述权利要求1所述的基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元实现的操作方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的操作方法，其特征在于，在所述导电桥阈值开关型选通管正向打开的时间超过所述目标时间之后，所述导电桥阈值开关型选通管无法反向导通。

4.根据权利要求2所述的操作方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的操作方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求2所述的操作方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的操作方法，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的操作方法，其特征在于，所述根据判断结果确定所述存储电容的数据存储类型，包括：

技术总结本发明提供一种基于导电桥阈值开关型选通管的动态存储单元及其操作方法，包括导电桥阈值开关型选通管和存储电容；所述导电桥阈值开关型选通管的第一端与存储电容的第一端相连，所述导电桥阈值开关型选通管的第二端为所述动态存储单元的输入端，所述存储电容的第二端为所述动态存储单元的输出端；本发明的导电桥阈值开关型选通管的漏电流较小，即导电桥阈值开关型选通管的关闭电阻较大，从而使存储电容放电时间变长，即提升存储电容的数据存储时间，因此可以使得利用选通管构成的动态存储结构的数据保持时间大大增加，从而减少刷新操作，并延长其使用寿命。技术研发人员：童浩,龙少杰,缪向水受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/3/11