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HTPAL. Ein programmierbarer Logikbaustein für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen

HTPAL, a programmable logic device for high temperature applications
 
: Gorontzi, K.

Duisburg, 2003, IV, 216 pp. : Ill.
Duisburg-Essen, Univ., Diss., 2003
German
Dissertation
Fraunhofer IMS ()
radiation hard; TOXFET; OTP; configurable logic; high temperature; one-time-programmable; configurable; Hochtemperatur; Strahlungsfestigkeit; SIMOX-Technologie; PAL; PROM (Festwertspeicher)

Abstract
Anwenderprogrammierbare Logikbausteine bieten eine einfache, kompakte und kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung von Logikschaltungen im Umfeld von Microcontrollern. Besonders in elektronikfeindlichen Umgebungen, z. B. bei Temperaturen von 250 °C, waren sie jedoch bisher nicht erhältlich. Ausgehend vom aktuellen Stand der SIMOX-Technologie wird ein HTPAL als Vertreter einer neuen Klasse von Hochtemperaturbausteinen vorgestellt, dessen Eigenschaften in ähnlicher Kombination zuvor nicht verfügbar waren: ein grosser Temperaturbereich von -50 °C bis 250 °C und darüber, hohe Toleranz gegenüber ionisierender Strahlung, flexible und dauerhafte Programmierung durch den Endanwender. Der grosse Temperaturbereich resultiert aus dem Einsatz der SIMOX Technolgie mit einer besonders günstigen Schaltungstopologie und einem speziellen Layout für Hochtemperaturtransistoren. Die dauerhafte Programmierbarkeit wird durch die Verwendung eines neuen Transistortyps möglich, dem sog. TOXFET. Dieses einmal-programmierbare Element besteht aus einem SIMOX-Hochvolttransistor, dessen Drain-Anschluß durch ein Tunneloxid vom übrigen Transistor isoliert wurde.

 

Field programmable logic devices provide a cost and time efficient way to create new microcontroller designs. These qualities are particular useful and desirable for high temperature applications in hostile environments above 250 °C.
Starting from summarizing the present state-of-the-art in SIMOX high temperature developement the presented work introduces HTPAL devices as an example of a new class of programmable logic devices. These class is characterized by a range of features that were not available in am similar combination before: a wide temperature range from -50 °C up to 250 °C and above, high resistance against ionizing radiation, flexible and permanent field programmability by the end user.
The wide temperature range results from an avantageous circuit structure combined with the SIMOX technology.
Permanent field programmability is achieved by using a new One-time-programmable (OTP) MOSFET device, called a TOXFET. The new device consists of a high voltage NMOS transistor combined with a thin tunnel oxide to initially insulate the drain lead from the transistor structure.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-21228.html