EEPROM的工作原理

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。其基本结构包括FLOTOX管（Floating Gate Tunneling Oxide），即浮栅隧道氧化层晶体管。FLOTOX管是在标准CMOS工艺基础上衍生的技术，通过在传统MOS管控制栅下插入一层多晶硅浮栅来实现¹。

EEPROM的工作原理

EEPROM的工作原理主要依赖于F-N隧道效应（Fowler-Nordheim tunneling）。在强电场作用下，电子可以通过隧道氧化层进入或离开浮栅，从而实现数据的“擦除”与“写入”操作¹。

擦除操作

擦除操作是将电子注入到浮栅中的过程。具体步骤如下：

将FLOTOX管的源极与漏极接地，控制栅极接高压（不小于12V）。
在浮栅与漏极之间形成正向强电场，电子从漏极通过隧道氧化层进入浮栅¹。

写入操作

写入操作是将浮栅中的电子释放的过程。具体步骤如下：

将FLOTOX管的源极悬空，漏极接高压（不小于12V），控制栅极接地。
在浮栅与漏极之间形成负向强电场，电子从浮栅通过隧道氧化层回到漏极放电¹。

数据读取操作

当浮栅中注入或释放电子时，存储单元的阀值电压会发生改变。在读取存储单元时，可以在控制栅上加一个中间电平，其值介于两个阀值电压之间。这样，浮栅有电子的高开启管不能导通，而浮栅放电后的低开启管能正常导通，从而分辨出单元存储的数据是“1”还是“0”¹。

高压供电

EEPROM的“擦除”与“写入”操作均需要高压（强电场）进行浮栅电子的注入或释放。对于并行EEPROM芯片，有专用的引脚可作为擦除功能的高压供电端¹。而串行EEPROM则通常通过内部的高压泵电路（如电荷泵）来实现升压¹。

I2C协议与EEPROM

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种广泛使用的两线式串行总线协议，主要用于连接低速外设，如EEPROM。I2C总线只需要两根信号线：SCL（串行时钟线）和SDA（串行数据线）。在I2C总线上，可以有一个主控设备和多个从设备，主设备负责产生时钟信号和初始化数据传输²。

EEPROM的读写操作

EEPROM的读写操作通过I2C协议进行。写操作包括发送起始信号、器件地址、存储地址和数据。读操作则包括发送起始信号、器件地址、存储地址，然后重新发送起始信号和器件地址，最后读取数据²。

通过以上原理和操作，EEPROM可以实现数据的可靠存储和读取，广泛应用于各种电子设备中。

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