用于讀取陣列中電阻開(kāi)關(guān)器件的電路和方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于感測(cè)在交叉陣列中的電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)的讀取電路，所述讀取電路利用連接到陣列中電阻開(kāi)關(guān)器件的選擇的列線的等電位前置放大器。等電位前置放大器傳送感測(cè)電流，同時(shí)將選擇的列線保持在參考電壓，所述參考電壓接近于施加到所述陣列的未選行線的偏置電壓5。讀取電路具有用于產(chǎn)生感測(cè)參考電流的參考電流源，以及電流比較器，所述電流比較器被連接以相對(duì)于所述感測(cè)參考電流來(lái)評(píng)估由所述等電位前置放大器傳送的感測(cè)電流，并產(chǎn)生指示所述電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)的輸出信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于讀取陣列中電阻開(kāi)關(guān)器件的電路和方法
【背景技術(shù)】
[0001]憶阻器件或憶阻器是具有能夠進(jìn)行電氣切換的器件電阻的一類(lèi)新的開(kāi)關(guān)器件。憶阻器件在科學(xué)上和技術(shù)上都引起了關(guān)注，并有希望用于非易失性存儲(chǔ)器(NVM)及其他領(lǐng)域。隨著當(dāng)前的閃存技術(shù)達(dá)到了其規(guī)?？s放極限，急需能夠滿(mǎn)足未來(lái)應(yīng)用所要求的存儲(chǔ)容量和速度的新的存儲(chǔ)技術(shù)。使用諸如憶阻器的電阻開(kāi)關(guān)器件的存儲(chǔ)器是滿(mǎn)足該需要的有希望的候選。對(duì)于NVM應(yīng)用，能夠在諸如縱橫結(jié)構(gòu)的二維陣列中形成許多納米規(guī)模的電阻開(kāi)關(guān)器件，用以提供極高的存儲(chǔ)容量。然而，可靠地讀取陣列中所選擇電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)是主要挑戰(zhàn)，由于陣列中其他開(kāi)關(guān)器件的存在可以構(gòu)成泄漏電流的通路，這會(huì)顯著減小讀取操作的信號(hào)/噪聲比。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0002]圖1是作為一類(lèi)電阻開(kāi)關(guān)器件的憶阻器件的示例的示意性截面圖；
[0003]圖2是包含多個(gè)電阻開(kāi)關(guān)器件的縱橫結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0004]圖3是表示電阻開(kāi)關(guān)器件的縱橫結(jié)構(gòu)的抽象概念的示意圖；
[0005]圖4是用于使用“等電位感測(cè)”電路來(lái)讀取縱橫結(jié)構(gòu)中的選擇的電阻開(kāi)關(guān)器件的電子電路的不意圖；
[0006]圖5是示出使用圖4的電路讀取縱橫結(jié)構(gòu)中所選擇的電阻開(kāi)關(guān)器件的過(guò)程的流程圖；以及
[0007]圖6是用于讀取縱橫結(jié)構(gòu)中所選則的電阻開(kāi)關(guān)器件的圖4的電子電路的實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下說(shuō)明提供一種用于讀取開(kāi)關(guān)器件的陣列中的電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)的電路，及用于執(zhí)行讀取操作的相對(duì)應(yīng)方法。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，讀取電路可以提供數(shù)字輸出以表示開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)。例如，數(shù)字“O”可以指示器件處于高電阻狀態(tài)，或者“關(guān)閉”狀態(tài)中，而數(shù)字“ I”可以指示器件處于低電阻狀態(tài)，或者“開(kāi)啟”狀態(tài)中。
[0009]在一些實(shí)施例中，電阻開(kāi)關(guān)器件可以是雙極型憶阻器件(或憶阻器)。如本文所使用的，憶阻器件是開(kāi)關(guān)器件，其中，其電阻代表其開(kāi)關(guān)狀態(tài)的，并且電阻取決于施加到器件的電壓和電流的歷史。術(shù)語(yǔ)“雙極型”表示能夠通過(guò)施加一個(gè)極性的開(kāi)關(guān)電壓，將器件從低電阻狀態(tài)(“LRS”)切換到高電阻狀態(tài)(“HRS”)，并通過(guò)施加相反極性的開(kāi)關(guān)電壓，將器件從高電阻狀態(tài)切換到低電阻狀態(tài)。
[0010]圖1以示意性方式示出了雙極型憶阻器件100的示例。在圖1所示的實(shí)施例中，憶阻器件是雙端器件，具有頂電極120和底電極110。在兩個(gè)電極之間設(shè)置有源區(qū)域122，在此進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。開(kāi)關(guān)器件100的有源區(qū)域122包括開(kāi)關(guān)材料，其可以是電子半導(dǎo)電的或者名義上絕緣的，以及弱離子導(dǎo)體。開(kāi)關(guān)材料包含摻雜劑，其可以在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)下受驅(qū)動(dòng)以通過(guò)開(kāi)關(guān)材料漂移，導(dǎo)致憶阻器件的電阻的改變。憶阻器件100例如可以用作非易失性存儲(chǔ)器單元，用于存儲(chǔ)數(shù)字信息。如圖2所示，這樣的存儲(chǔ)器單元可以結(jié)合在縱橫結(jié)構(gòu)中以提供高存儲(chǔ)容量。
[0011]具有其各自適合的摻雜劑的許多不同材料都能夠用作開(kāi)關(guān)材料。呈現(xiàn)出適合于開(kāi)關(guān)的特性的材料包括過(guò)渡金屬和稀土金屬的氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、磷化物、砷化物、氯化物和溴化物。適合的開(kāi)關(guān)材料還包括諸如Si和Ge之類(lèi)的元素半導(dǎo)體，以及諸如II1-V族和I1-V族化合物半導(dǎo)體之類(lèi)的化合物半導(dǎo)體。可能的開(kāi)關(guān)材料的列舉不是窮舉性的，且不限制本發(fā)明的范圍。用于改變開(kāi)關(guān)材料的電氣特性的摻雜劑種類(lèi)取決于所選擇的開(kāi)關(guān)材料的具體類(lèi)型，且可以是陽(yáng)離子、陰離子或空穴，或者作為電子施主或電子受主的雜質(zhì)。例如，在諸如TiO2之類(lèi)的過(guò)渡金屬氧化物的情況下，摻雜劑種類(lèi)可以是氧空穴。對(duì)于GaN，摻雜劑種類(lèi)可以是氮化物空穴或二價(jià)硫離子。對(duì)于化合物半導(dǎo)體，摻雜劑可以是η型或P型雜質(zhì)。
[0012]能夠通過(guò)控制有源區(qū)域122中開(kāi)關(guān)材料中的氧空穴的濃度和分布，而在開(kāi)啟和關(guān)閉狀態(tài)之間切換納米級(jí)的開(kāi)關(guān)器件100。當(dāng)橫跨頂電極120和底電極110而施加DC開(kāi)關(guān)電壓時(shí)，橫跨有源區(qū)域122產(chǎn)生電場(chǎng)。可以由開(kāi)關(guān)電路200提供開(kāi)關(guān)電壓和電流。橫跨有源區(qū)域122的電場(chǎng)如果具有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)臉O性，就可以驅(qū)動(dòng)氧空穴朝向頂電極120漂移通過(guò)開(kāi)關(guān)材料，從而將器件轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)啟狀態(tài)。
[0013]通過(guò)示例的方式，如圖1所示，在一個(gè)實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)材料可以是Ti02。在此情況下，可以由開(kāi)關(guān)材料攜帶并輸送通過(guò)的摻雜劑是氧空穴(V02+)。開(kāi)關(guān)器件的有源區(qū)域122具有兩個(gè)子區(qū)域或?qū)?主區(qū)域124和次區(qū)域126。主區(qū)域124是開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行的主要場(chǎng)所。在器件的原始形成的狀態(tài)中，主區(qū)域124具有相對(duì)低的摻雜劑濃度，而次區(qū)域126具有相對(duì)高的摻雜劑程度。次區(qū)域126起到摻雜劑源極/漏極的作用。在開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中，可以將摻雜劑從次區(qū)域126驅(qū)動(dòng)到主區(qū)域124中，或者從主區(qū)域驅(qū)動(dòng)到次區(qū)域，用以改變主區(qū)域中摻雜劑的分布，從而改變橫跨主區(qū)域的導(dǎo)電性。
[0014]如果將電場(chǎng)的極性反轉(zhuǎn)，摻雜劑就可以在相反方向上跨過(guò)開(kāi)關(guān)材料漂移且遠(yuǎn)離頂電極120，從而將器件轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)。以此方式，開(kāi)關(guān)是可反轉(zhuǎn)的并且可以被重復(fù)。由于使得摻雜劑漂移所需的相對(duì)大的電場(chǎng)，在去除了開(kāi)關(guān)電壓后，在開(kāi)關(guān)材料中摻雜劑的位置保持穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)是雙極的，因?yàn)橄喾礃O性的電壓用于切換器件開(kāi)啟和關(guān)閉?？梢酝ㄟ^(guò)將讀取電壓施加到底電極110和頂電極120以感測(cè)橫跨這兩個(gè)電極的電阻來(lái)讀取開(kāi)關(guān)器件100的狀態(tài)。讀取電壓通常比在頂電極和底電極之間引起離子摻雜劑的漂移所需的閾值電壓低得多，以使得讀取操作不改變開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)。
[0015]可以將憶阻開(kāi)關(guān)器件形成為陣列，以用于各種應(yīng)用，其得益于具有高密度的開(kāi)關(guān)器件。圖2示出了憶阻開(kāi)關(guān)器件的二維陣列160的示例。陣列160具有在第一方向上延伸的大致平行的第一組161納米線162，和在第二方向上延伸的大致平行的第二組163納米線164，第二方向與第一方向成例如90度的角度。一組納米線可以標(biāo)記為行線，另一組可以標(biāo)記為列線。兩層納米線162和164形成二維網(wǎng)格，其通常稱(chēng)為縱橫結(jié)構(gòu)，第一層中的每一條納米線162都與第二層的多條納米線164相交，反之亦然。可以在納米線162和164的每一個(gè)交叉點(diǎn)處形成憶阻開(kāi)關(guān)器件166。開(kāi)關(guān)器件166具有作為其頂電極的第二組163的納米線，和作為其底電極的第一組161的納米線，以及包含在兩條納米線之間的開(kāi)關(guān)材料的有源區(qū)域172。二維陣列中的每一個(gè)憶阻器件166都可以通過(guò)選擇構(gòu)成憶阻器件的電極的行線和列線來(lái)唯一地尋址。
[0016]如上所述，由使用縱橫式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致的一個(gè)難題是難以可靠地讀取陣列中所選擇的器件的電阻狀態(tài)。為了感測(cè)所選擇的器件的電阻狀態(tài)，可以經(jīng)由器件的行線和列線將感測(cè)電壓施加到器件，可以監(jiān)控流過(guò)所選擇的器件的電流，以確定器件的電阻。但還存在連接到所選擇的行線或所選擇的列線的其他開(kāi)關(guān)器件。那些器件稱(chēng)為“半選”器件，可以形成泄漏電流的通路，會(huì)難以將流過(guò)所選擇的器件的電流與泄漏電流隔離，如果在每一條行線或列線上存在許多器件，泄漏電流會(huì)是相當(dāng)大的。
[0017]為了有利于更好地理解縱橫結(jié)構(gòu)(crossbar)中泄漏電流的問(wèn)題，以及其如何使得讀取所選擇的電阻開(kāi)關(guān)器件(或者“目標(biāo)器件”)的操作變得復(fù)雜，圖3以簡(jiǎn)化的方式顯示了縱橫結(jié)構(gòu)210的抽象概念。要讀取的目標(biāo)器件202 (憶阻器的電子電路符號(hào)中所示的)在所選擇的行線SR與所選擇的列線SC的交叉點(diǎn)處。圖3中的未選行UR表示縱橫結(jié)構(gòu)210中除了所選擇的行SR以外的所有行，未選列線UC表示縱橫結(jié)構(gòu)210的除了所選列線以外的所有列。器件204表示并行連接到所選擇的列線SC的所有其他電阻開(kāi)關(guān)器件，器件206表示并行連接到所選擇的行線SR的所有其他電阻開(kāi)關(guān)器件。器件208表示縱橫結(jié)構(gòu)210中沒(méi)有連接到所選擇的列或所選擇的行的所有電阻開(kāi)關(guān)器件。當(dāng)橫跨所選擇的列SC和所選擇的行SR施加讀取電壓時(shí)，器件204和206變?yōu)榘脒x。如果在所選擇的行或列線與未選線之間存在電壓差，半選的器件就會(huì)由于其有限的電阻值而傳送泄漏電流。這樣的泄漏電流對(duì)于讀取操作是一種形式的噪聲。如果存在連接到縱橫結(jié)構(gòu)中每一條行或列線的許多開(kāi)關(guān)器件，泄漏電流的量就會(huì)變得相當(dāng)大，可以淹沒(méi)讀取操作的真實(shí)信號(hào)，它是在讀取電壓下通過(guò)目標(biāo)器件的電流。
[0018]對(duì)于泄漏電流問(wèn)題的有效解決方案是在讀取操作過(guò)程中將縱橫結(jié)構(gòu)中所有未選行線偏置到與施加到所選擇的列線基本上相同的電壓。如圖3所示，當(dāng)將未選行線UR偏置到與所選擇的列線基本上相同的電壓時(shí)，通過(guò)半選器件204的泄漏電流就會(huì)為零或極小。因此，流過(guò)所選擇的列SC的感測(cè)電流可以具有極小的噪聲成分，主要是流過(guò)目標(biāo)器件202的讀電流I_R_Device。這個(gè)方案稱(chēng)為“等電位感測(cè)”，提供了實(shí)現(xiàn)用于讀取操作的合理的高信號(hào)/噪聲比的有效方式。為了將所選擇的列線SC保持在基本上與未選行線相同的電壓，可以使用等電位前置放大器220。等電位前置放大器220可以連接到所選擇的列SC，并且具有參考電壓輸入。為了讀取操作，將參考電壓V_Ref設(shè)定為與未選行線被配置到的感測(cè)電壓V_S基本上相同。等電位前置放大器將所選擇的列線SC固定在參考電壓V_Ref，同時(shí)允許讀電流I_Read通過(guò)所選擇的列線SC流到縱橫結(jié)構(gòu)210。等電位感測(cè)技術(shù)的效果取決于用于等電位前置放大器的參考電壓的適當(dāng)設(shè)定。將參考電壓V_Ref設(shè)定為不僅接近于未選行線上的偏置電壓V_S，以便減小泄漏電流，還使得等電位前置放大器能夠在線性范圍中操作。此外，希望具有方便且有效的方式來(lái)確定目標(biāo)器件的電阻狀態(tài)，并以易于讀取的格式指示該狀態(tài)。
[0019]圖4示出了“等電位感測(cè)”電路250的實(shí)施例，其包括等電位前置放大器260。等電位前置放大器260具有帶緩沖的直接注入電路，其包含運(yùn)算放大器262和傳輸晶體管Qn_pass。參考電壓V_Ref輸入到運(yùn)算放大器262的正輸入端264。運(yùn)算放大器262的輸出端連接到傳輸晶體管Qn_pass的柵極，而運(yùn)算放大器262的負(fù)輸入端266連接到傳輸晶體管Qn_pass的漏極和陣列210的所選擇的列SC。電路進(jìn)一步包括參考電流源270，如下更詳細(xì)說(shuō)明的，其可以用于建立參考電壓V_Ref，并確定被讀取的目標(biāo)器件202的電阻狀態(tài)。
[0020]為了建立參考電壓V_Ref，電路205具有參考電壓設(shè)定組件，其包括反饋開(kāi)關(guān)272和采樣-保持電容器274。電路利用反饋來(lái)設(shè)定參考電SV_Ref。電路的反饋路徑包括電流比較器280，其通常相對(duì)于由參考電流源270產(chǎn)生的參考電流來(lái)評(píng)估由等電位前置放大器260傳輸?shù)碾娏?。電流比較器280的輸出可以作為反饋信號(hào)用于建立階段中，并可以用于感測(cè)階段中以指示被讀取的器件的電阻狀態(tài)。具體地，在圖4所示的實(shí)施例中，電流比較器280的輸出是電壓V_C。在建立階段中，電壓V_C經(jīng)由阻尼電阻器276和反饋開(kāi)關(guān)272連接到運(yùn)算放大器262的正輸入端，反饋開(kāi)關(guān)272在建立操作過(guò)程中是閉合的。電壓V_C還以I位模數(shù)轉(zhuǎn)換器288的形式連接到輸出緩沖器，以使得它在感測(cè)階段中驅(qū)動(dòng)輸出緩沖器以提供數(shù)字輸出(O或I)，指示目標(biāo)器件處于開(kāi)啟還是關(guān)閉狀態(tài)中。
[0021]現(xiàn)在參考圖5中的流程圖來(lái)說(shuō)明在縱橫結(jié)構(gòu)210中使用讀取電路250讀取目標(biāo)器件202的過(guò)程。首先，初始化電路250，以便設(shè)置用于讀取操作的電路(步驟300)。為此，設(shè)定參考電流源270以提供設(shè)置參考電流I_Setup_ref。要讀取的目標(biāo)器件202的所選擇的列線SC連接到等電位前置放大器260的輸出端，其連接到運(yùn)算放大器262的負(fù)輸入端。陣列的行線(SR和UR)全都連接到讀取電壓V_S，其可以由外部電壓源提供。保持所有未選列線(UC)浮動(dòng)。
[0022]此后，通過(guò)閉合反饋開(kāi)關(guān)272來(lái)實(shí)施設(shè)置操作以閉合反饋回路(步驟302)。結(jié)果，電流比較器280的輸出電壓V_C連接到運(yùn)算放大器262的正輸入端264，從而修改運(yùn)算放大器262的輸出電壓。這改變了通過(guò)晶體管Qn_pass的電流，其由運(yùn)算放大器輸出來(lái)控制。由晶體管Qn_pass傳輸電流借助電流鏡286復(fù)制，在該實(shí)施例中它還提供電流放大。在所示示例中，放大系數(shù)A是10。因此，在將晶體管電流作為一個(gè)輸入饋送到電流比較器280之前，電流鏡286將晶體管電流放大了 10倍。電流比較器280將由參考電流源270傳輸?shù)碾娏髯鳛榈诙斎??；谠陔娏麋R286的輸出與參考電流源280的輸出之間的差來(lái)改變比較器280的輸出電壓V_C。將V_C中的變化反饋到運(yùn)算放大器262。
[0023]將這個(gè)反饋過(guò)程保持足夠的時(shí)間，直到電壓和電流瞬變過(guò)程穩(wěn)定(步驟304)。在這個(gè)反饋-受控過(guò)程結(jié)束時(shí)，在運(yùn)算放大器164的正輸入端的等電位前置放大器參考電壓V_ref接近于施加到行線的感測(cè)電壓V_S，但略有差異，以使得流到所選擇的列SC的電流I_SC約為設(shè)置參考電流I_setup_ref除以電流鏡286的放大系數(shù)A。通過(guò)示例的方式，如果I_SetUp_ref是ΙΟΟηΑ，且放大系數(shù)A是10，那么在設(shè)置階段完成時(shí)到達(dá)陣列210的電流I_setup的量就接近于ΙΟηΑ。將電流I_setup的幅度選擇為足以確保等電位前置放大器處于其線性操作范圍中，但又足夠小，以使得它在讀取操作過(guò)程中不會(huì)淹沒(méi)電流信號(hào)，如下所述。在設(shè)定參考電SV_ref后，通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)272來(lái)斷開(kāi)反饋回路(步驟306)。參考電壓V_ref由采樣-保持電容器274保持，并施加到運(yùn)算放大器262的正輸入端。
[0024]為了啟動(dòng)感測(cè)操作，將參考電流源270的輸出I_Ref設(shè)定為I_Setup_ref與1_hrsRef的總和(步驟308)。電流I_hrsRef是用于確定被讀取的目標(biāo)器件202處于開(kāi)啟還是關(guān)閉狀態(tài)中的參考。選擇它以使得其量值除以電流鏡286的放大系數(shù)A后仍足夠高于處于高阻狀態(tài)(即關(guān)閉狀態(tài))中的器件在電壓V_S下傳輸?shù)碾娏鞯钠骄縄_hrs_ave，但足夠低于器件在低阻狀態(tài)(即開(kāi)啟狀態(tài))中傳輸?shù)钠骄娏鱅_lrs_ave。換句話(huà)說(shuō)，I_hrs_aVe〈I_hrsRef/A<I_lrs_ave.[0025]為了實(shí)施感測(cè)操作，將目標(biāo)器件202的所選擇的行SC連接到地電位(步驟310)。這使得讀電流I_R_DeviCe在由等電位前置放大器260所保持的電壓V_Ref下流過(guò)目標(biāo)器件202。現(xiàn)在由等電位前置放大器260傳輸?shù)疥嚵?10的電流I_SC在設(shè)置階段中包括器件電流I_R_Device和偏置電流I_setup。稱(chēng)為I_Sense的這個(gè)總和由電流鏡286放大，并發(fā)送到電流比較器280用于比較。在這個(gè)示例中，放大系數(shù)是10，所以電流比較器280將1_Sense*10與I_Ref相比較(步驟312)。如果I_Sense*10小于I_Ref，那么比較器輸出V_C就達(dá)到接近于Vdd的值。另一方面，如果I_Sense*10大于I_Ref,那么V_C就達(dá)到接近于地的值。電壓V_C饋送到I位A/D轉(zhuǎn)換器288，以產(chǎn)生O或I的數(shù)字輸出。例如，如果V_C接近于Vdd，轉(zhuǎn)換器輸出就具有O的數(shù)字值，指示器件處于高阻(關(guān)閉)狀態(tài)中(步驟314)。如果V_C接近于地，轉(zhuǎn)換器288就產(chǎn)生I的數(shù)字輸出，指示器件處于低阻(開(kāi)啟)狀態(tài)中(步驟316)。
[0026]圖6示出了在圖4所示的讀取電路的實(shí)施例中的一些組件的實(shí)現(xiàn)方式特征。這些實(shí)現(xiàn)方式特征有利于使用半導(dǎo)體制造技術(shù)的讀取電路250的制造。具體地，電流比較器280包括在Vdd與地之間串聯(lián)連接的PMOS晶體管330和NMOS晶體管332。PMOS晶體管330與另一個(gè)晶體管334構(gòu)成電流鏡，晶體管334構(gòu)成電流比較器的一個(gè)輸入，并連接到參考電流源270。NMOS晶體管332與晶體管336構(gòu)成另一個(gè)電流鏡，晶體管336構(gòu)成電流比較器280的另一個(gè)輸入。從PMOS與NMOS晶體管330與332之間的結(jié)點(diǎn)取得電流比較器的輸出電壓V_C。如上所述，取決于兩個(gè)電流中哪一個(gè)相比較大，電壓V_C朝向Vdd或朝向地而擺動(dòng)。
[0027]同樣如圖6所示，采樣一保持電容器274可以實(shí)現(xiàn)為PMOS晶體管。晶體管的漏極和源極連接在一起，柵極連接到運(yùn)算放大器262的正輸入端。因此，用于采樣一保持功能的電容是晶體管柵極電容。反饋開(kāi)關(guān)272實(shí)現(xiàn)為連在一起的PMOS晶體管和NMOS晶體管，構(gòu)成傳輸門(mén)開(kāi)關(guān)。通過(guò)將PMOS晶體管和NMOS晶體管相連接，PMOS晶體管的柵極連接到一個(gè)輸入，NMIOS晶體管連接到另一個(gè)輸入來(lái)構(gòu)成阻尼電阻器276。這個(gè)結(jié)構(gòu)起到非線性電阻器的作用，用于控制高增益負(fù)反饋的穩(wěn)定性。
[0028]在前述說(shuō)明中，闡述了多個(gè)細(xì)節(jié)以提高對(duì)本發(fā)明的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以被實(shí)現(xiàn)而無(wú)需這些細(xì)節(jié)。盡管相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員由此會(huì)意識(shí)到許多變型和變化。所附權(quán)利要求書(shū)旨在覆蓋落入本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的此類(lèi)變型和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種讀取電路，用于感測(cè)交叉陣列中的電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)，包括: 等電位前置放大器，所述等電位前置放大器用于連接到所述陣列中的所述電阻開(kāi)關(guān)器件的選擇的列線以傳送感測(cè)電流，同時(shí)將所選擇的列線保持在參考電壓，所述參考電壓接近于施加到所述陣列的未選擇的行線的偏置電壓； 參考電流源，所述參考電流源用于產(chǎn)生感測(cè)參考電流；以及 電流比較器，連接所述電流比較器以相對(duì)于所述感測(cè)參考電流來(lái)評(píng)估由所述等電位前置放大器傳送的所述感測(cè)電流，并產(chǎn)生指示所述電阻開(kāi)關(guān)器件的所述電阻狀態(tài)的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取電路，進(jìn)一步包括輸出緩沖器，所述輸出緩沖器用于將所述電流比較器的所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取電路，進(jìn)一步包括設(shè)置組件，所述設(shè)置組件用于基于由所述參考電流源產(chǎn)生的設(shè)置參考電流來(lái)設(shè)定所述等電位前置放大器的所述參考電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的讀取電路，其中，用于設(shè)定所述參考電壓的所述設(shè)置組件包括反饋開(kāi)關(guān)，所述反饋開(kāi)關(guān)用于選擇性地將所述等電位前置放大器的輸入連接到所述電流比較器的輸出，并且其中，連接所述電流比較器以相對(duì)于所述設(shè)置參考電流來(lái)評(píng)估所述等電位前置放大器的輸出電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的讀取電路，其中，用于設(shè)定所述參考電壓的所述設(shè)置組件進(jìn)一步包括連接到所述等電位前置放大器的所述輸入的采樣一保持電容器，用于保持所述參考電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀取電路，進(jìn)一步包括電流放大器，所述電流放大器用于放大所述等電位前置放大器的所述輸出電流以產(chǎn)生作為所述電流比較器的輸入的經(jīng)放大的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀取電路，其中，所述采樣一保持電容器是晶體管的柵極電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的讀取電路，其中，所述設(shè)置組件進(jìn)一步包括通過(guò)將PMOS晶體管和NMOS晶體管連接在一起而形成的阻尼電阻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的讀取電路，其中，所述電流比較器包括串聯(lián)連接的PMOS晶體管和NMOS晶體管，并且從所述PMOS晶體管與所述NMOS晶體管之間的結(jié)點(diǎn)取得所述電流比較器的所述輸出信號(hào)。
10.一種讀取交叉陣列中的電阻開(kāi)關(guān)器件的電阻狀態(tài)的方法，包括: 將等電位前置放大器連接到所述陣列中的所述電阻開(kāi)關(guān)器件的選擇的列線； 將參考電壓施加到所述等電位前置放大器； 由所述等電位前置放大器產(chǎn)生流至所選擇的列線的感測(cè)電流，同時(shí)將所選擇的列線偏置到所述參考電壓； 相對(duì)于感測(cè)參考電流對(duì)所述感測(cè)電流進(jìn)行評(píng)估；以及 產(chǎn)生讀取輸出信號(hào)，所述讀取輸出信號(hào)指示所述電阻開(kāi)關(guān)器件的所述電阻狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，產(chǎn)生所述讀取輸出信號(hào)的所述步驟包括:將由所述評(píng)估步驟產(chǎn)生的電流比較信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，進(jìn)行評(píng)估的所述步驟包括:放大所述感測(cè)電流以產(chǎn)生經(jīng)放大的電流，并將所述經(jīng)放大的電流與所述感測(cè)參考電流相比較。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，產(chǎn)生所述感測(cè)電流的所述步驟包括:將所述電阻開(kāi)關(guān)器件的選擇的行線連接到地。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，施加參考電壓的所述步驟包括: 提供設(shè)置參考電流； 相對(duì)于所述設(shè)置參考電流來(lái)評(píng)估由所述等電位前置放大器產(chǎn)生的設(shè)置電流，以提供電流比較輸出電壓，以及 將所述電流比較輸出電壓反饋回所述等電位前置放大器的輸入，直至在所述等電位前置放大器的輸入處的電壓穩(wěn)定以形成所述參考電壓，并且由所述等電位前置放大器產(chǎn)生的所述設(shè)置電流達(dá)到根據(jù)所述設(shè)置參考電流而設(shè)定的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括使用連接到所述等電位前置放大器的輸入的電容器來(lái)采 樣并保持所述參考電壓的步驟。
【文檔編號(hào)】G11C13/00GK103765518SQ201180073145
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日
【發(fā)明者】F·佩納 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)