我们熟知的NAND闪存，还有个“双胞胎兄弟”

【IT168 评论】无论消费者还是企业机构，大多数人在谈到闪存时，首先想到的就是NAND闪存。从一定的现实意义上来讲，NAND闪存可以说已经成为固态硬盘的代名词。基于块寻址结构和高密度，使其成为磁盘的完美替代品。

　　NOR闪存是另一种与NAND不同的闪存类型，它具有不同的设计拓扑结构，某些特定的应用场景下更为适合。在比较NAND和NOR闪存在不同应用中的相对优势和适用性之前，检查其结构差异是很重要的。

　　NAND闪存产品是当今已经达到高水准的存储芯片，是当前市面上嵌入式以及独立式SSD的主要原材料。多层单元(MLC)技术和3D制造工艺的结合，将NAND存储单元垂直蚀刻到硅衬底上，使存储密度和NAND芯片容量呈几何级增长。

　　NAND与NOR电路基础

　　尽管NAND闪存是这两种非易失性内存技术中相对流行的一种，但NAND和NOR都是由同一名东芝公司的工程师在上世纪80年代中期发明的。要理解这两个种类的区别和命名，需要简要回顾一下逻辑门的基础知识。

　　NAND和NOR分别涉及到布尔逻辑函数中的逻辑“和”（and）以及“或”（or）。如下所示，NAND和NOR都生成响应两个二进制输入的输出。

响应两个二进制输入的NAND和NOR输出

　　NAND和NOR逻辑门仅仅为它们各自的功能实现了上面这个真值表。

　　NAND门在概念上是作为AND门实现的——当两个输入都是1时输出1——后面跟着一个NOT门，这是一个逻辑反转。相应的，NOR门在概念上是一个OR门——有任何一个输入是1时输出1，然后是NOT门，这是一个逻辑倒装。

　　布尔逻辑的背景对于理解NAND和NOR闪存至关重要，因为闪存单元被连接到一个行和列的数组中。在NAND闪存中，一组中的所有单元(通常是一个字节的倍数，取决于芯片的大小)共享一条位线，并以串行方式连接每个单元，每个单元连接到一个单独的字行。同一字行连接一个内存块中的多个字节，通常为4 KB到16 KB。因此，只有当所有的字线都是高或单状态时，位线才会降低或变为零状态，这实际上将内存组转换为一个多输入NAND门。

　　与此相反，NOR闪存并行组织位线的方式是，当位线和字线都处于低或零状态时，内存单元只保持高或单状态。

　　NAND单元的串联结构使得它们可以通过导电层(或掺杂层)连接在衬底上，而不需要外部接触，从而显著减少了其横截面积。

　　NAND闪存单元的串联连接意味着它们不需要单元之间通过金属层进行外部接触——而这正是NOR拓扑结构所需的。使用导电层连接硅衬底上的单元意味着NAND闪存的密度通常比NOR高两个数量级，或100倍。此外，组内单元的串联连接使它们可以垂直地堆积在3D数组中，位线类似于垂直管道。

　　相反，由于NOR闪存单元不能单独寻址，因此它们对于随机访问应用程序更快。

　　NAND与NOR产品类型

　　这两种类型的闪存具有明显的特性和性能差异，它们有各自最适合的应用程序类型。除了容量外，NAND和NOR闪存还具有不同的运行、性能和成本特性，如下图所示。

　　这两种闪存中也有几种不同的产品类型，它们在I/O接口、写入持久性、可靠性和嵌入式控制功能方面有所不同。

　　NAND闪存产品类型

　　NAND闪存以单层（SLC）、多层（MLC）、三层（TLC）或四层（QLC）的形式在每个单元（cell）中存储bit，分别为1 bit/cell、2 bit/cell、3 bit/cell、4 bit/cell。要确定哪种类型的NAND最适合于工作负载，简单来说，每个单元的位数越高，其容量就越大——当然，是以数据持久性和稳定性为代价的。

　　NAND设备只是没有任何外围电路的存储芯片，这些外围电路使NAND闪存可以在SSD、U盘或其他存储设备中使用。相比之下，托管型NAND产品嵌入了一个内存控制器来处理必要的功能，比如磨损调平、坏块管理(从使用中消除非功能性内存块)和数据冗余。

　　NOR闪存产品类型

　　串行设备通过只暴露少量(通常是1到8个)I/O信号来减少包的pin数。对于需要快速连续读取的应用程序来说，这是理想的选择。NOR闪存通常用于瘦客户机、机顶盒、打印机和驱动器控制器。

　　并行NOR产品暴露多个字节，而且通常使用内存页而不是单独的字节进行操作，更适用于启动代码和高容量应用程序，包括数码单反相机、存储卡和电话。

　　两种闪存都是不可或缺的

　　NAND是闪存的主力，广泛用于嵌入式系统和SSD等存储设备的大容量数据存储。不过，NOR 闪存在存储可执行的启动代码和需要频繁随机读取小数据集的应用程序方面起着关键作用。显然，这两种类型的闪存将继续在计算机、网络和存储系统的设计中发挥作用。

　　原文作者：Kurt Marko

场效应管在电路中的这些应用，你知道吗？

大家好，我是李工，希望大家多多支持我。

前几天给大家讲了一下晶体管BJT，今天讲一下场效应管-MOSFET。

场效应管MOSFET与BJT的不同之处在于BJT需要向基极引脚施加电流，以便于集电极和发射极引脚之间流动。另一方面，场效应管MOSFET只需要栅极引脚上的电压来允许电流在漏极和源极引脚之间流动。场效应管MOSFET在实际设计中具有非常高的栅极阻抗，这就决定了MOSFET的一个特点，非常擅长降低电路的运行所需要的功率。

先来简单介绍一下场效应管MOSFET。

什么是场效应管MOSFET？

场效应管MOSFET 是具有源极 (S)、栅极 (G)、漏极 (D) 和体 (B) 端子的四端子器件。通常，场效应管MOSFET的主体与源极端子相连，从而形成三端器件，例如场效应晶体管。场效应管MOSFET 通常被认为是一种晶体管，并用于模拟和数字电路。

场效应管MOSFET的一般结构如下所示：

场效应管MOSFET

P沟道场效应管MOSFET和N沟道场效应管MOSFET

P沟道场效应管MOSFET：如果要工作，源极电压 (VS ) 必须比 栅极电压 (VG )大，且栅源电压（VGS）不能小于漏源电压 (VDS )。

N沟道场效应管MOSFET：如果要工作，栅极电压 (VG ) 必须比源极电压 (VS ) 大，且漏源电压 (VDS )不能小于栅源电压（VGS）。

下图为这两种场效应管MOSFET类型的原理图符号。

场效应管MOSFET原理图符号图

场效应管MOSFET的应用

一、场效应管MOSFET用作开关

MOSFET很容易饱和，这就意味着说，MOSFET完全打开，且非常可靠，可以在饱和区域之间进行非常快速的切换，这就意味着MOSFET可以用作开关，尤其是适用于电机、灯等大功率应用。

在实际应用中，可以使用与大功率设备相同的电源来操作MOSFET，使用机械开关施加栅极电压。如下图所示，使用的是N沟道MOSFET。

或者也可以使用电子信号，例如微控制器激活MOSFET。P沟道MOSFET

N沟道MOSFET

N沟道MOSFET开关电路图

当按下按钮时，LED亮起。1kΩ 电阻充当下拉电阻，将栅极电压保持在与电池负极端子相同的电位，直到按下按钮。这会在栅极施加正电压，打开漏极和源极引脚之间的通道，并允许电流流过 LED。

P沟道MOSFET

P沟道MOSFET开关电路图

二、场效应管MOSFET用作电机驱动电路

N沟道MOSFET

如下图所示，两个二极管反向偏置放置在电机触点和MOSFET漏极/源极引脚上。

N 沟道 MOSFET 电机驱动电路

P沟道MOSFET

P沟道MOSFET电机驱动电路

双向运行控制器

如果想要一个可以双向运行的电机控制器，就把上面两个电路结合起来，如下图所示。

双向电机驱动电路

三、场效应管MOSFET应用在逻辑门电路中

在这之前，先简单介绍一下逻辑门。

双输入与门（AND）

双输入与门（AND）是最容易理解的逻辑。如下图所示。

与门逻辑图

只有两个输入都为高时，与门（AND）的输出才会为高。如果任一输入为低电平，则输出也为低电平。下图为真值表图。

与门真值表

与非门（NAND）

下图为与非门（NAND）的真值表，关于数字逻辑中的使用的逻辑门，如果大家感兴趣，我将在之后的文章进行总结。

与非门真值表

逻辑门中的MOSFET

由于MOSFET很容易在低电压和几乎可以忽略不计的电流下饱和（完全导通），就可以用它构建上面的逻辑门，进而构建及其可靠的数字逻辑系统来处理数据。

非门（NOT）

如下图所示。PB1 将两个 MOSFET 栅极连接到 +6V，但只有 ZVN 会以正电压打开。但是，当它打开时，它将输出连接到 GND，因此 + 输入在输出处变为 GND。相反，当我们通过 PB2 将 GND 施加到输入时，只有 ZVP 打开，将输出连接到 +6V，再次反转信号。

非门电路图

内部的与非门（NAND）

与非门使用4个MOSFET，如下图所示。

只有当 SWA 和 SWB 都为高电平（逻辑 1）时，LED 才会关闭（逻辑 0）。

与非门的电路图

如果将上面两个图结合起来会发生上面？会不会是负负得正？如下图所示。

内部的与非门

从上图中可以看出来，外部的与非门（NAND）是与门（AND）的否定，但内部的与门（AND）实际上是由一个与非门（NAND）和一个非门（NOT）组成。所以实际上的与门也就是非与非门。

或门（OR）

如下图所示，或门就是或非门（NOR）和非门（NOT）组成的。

异或门（XOR）

如下图所示，异或门也就是同或门（XNOR）和非门（NOT）组成。

异或门（XOR）

由上面几个可以证明，不管什么逻辑门，都可以用有限数量的与非门构成。

四、逻辑电路

这个电路相对来说很简单，不过需要大量的N沟道和P沟道MOSFET或者逻辑芯片。

在使用逻辑芯片的时候要注意以下几个点：

1）一定要避免任何静电积聚或者放电，以免损坏芯片。

2）每个芯片都有一个用于 +V 的公共引脚和一个公共 GND 引脚，这个在原理图上很容易找到。

3）任何未使用的输入引脚都应连接到 GND

4）逻辑芯片并不是用于大负载（如电机等）的大电流驱动器。

下面将从一个简单的LED闪光灯开始。

LED闪光灯

使用两个或非门就可以构建一个振荡器。如下图所示。

振荡器

如果想要两个来回闪烁的LED，则LED2和R2都是可以选择的。不然的话LED1将以R1和C1的值确定速率闪烁开/关。

设置/复位锁存器

设置/复位锁存器是时序逻辑的关键组件。

一组 8 个锁存器将形成一个 8 位存储单元的核心结构。在内存中，SR 锁存器称为 D 锁存器（数据），它与系统内核时钟一起用于确定何时进行锁存。具体如下图所示。

复位锁存器

上面这个电路更多的是概念演示，因为在实际应用上，通常锁存器只要一个输出就够了，当按下按钮时状态之间的输出触发器时，它们将始终处于彼此相反的状态。

当然也可以将此处的一个输出连接到第二个电路，并且将锁存器用作第二个电路的“推开”非机械开关。

两位输出的半加器

单个的异或门（XOR）可以用作1位二进制加法器，通常添加两个与非门（NAND），就可以做成一个带有两位输出的半加器。

先做一个或门（OR），如下图所示，由3个与非门（NAND）门组成。

半加器

在将或门（OR）更改为或非门（NOR），只需要在 U3 的输出和 LED 之间添加第四个与非门 NAND，并将 U4 的两个输入连接在一起就可以了。

再次使用与非门（NAND），可以构建一个同或门（XNOR）。

XNOR

将 U5 移除并将 U4 的输出连接到 R3，就可以得到一个 XOR 门。

单个的异或门（XOR）可以用作1位二进制加法器，通常添加两个与非门（NAND），就可以做成一个带有两位输出的半加器。

全加器

全加器需要进行一些更改（添加一个异或门（ XOR）、两个 与非门（NAND） 和一个 或门（OR）），其中添加一个输入来处理来自前一个加法器的进位信号。然后将几个加法器堆叠在一起，每个位一个加法器，以构建一个加法机。

PB1 是位 A，PB2 是位 B，PB3 是前一个加法器块的进位位。如果我们只按PB1或PB2，我们是加1+0，只有LED 2会亮，表示值为1。如果我们同时按PB1和PB2，表示二进制加1+1，即二进制10 （表示为 10b）。这将点亮 LED1 并关闭 LED2。如果我们然后按 PB3 并再添加 1，我们得到 11b，两个 LED 都亮起。

4位加法器

右边的第一个块（带有 A0 和 B0）可以用半加器交换，而不影响输出。它只是删除了第一个全加器上的进位（Cin），无论如何，它在这里连接到 GND。

在这个例子中，我们将两个 4 位数字 A 和 B 相加。每个 (A0 和 B0) 的第一位在右侧相加，结果发送到 S0，任何进位位 (C1) 发送到下一个加法器. 然后将 A1 和 B1 以及来自第一个加法器的 C1 相加，结果进入输出 S1，任何进位位都在 (C2) 上发送。最后一个加法器要么显示最后的进位位 (C4)，如果有的话，或者如果没有空间或它不重要，则忽略它。

4 位比较器数字锁

如前所述，异或门（XOR ）可以用作加法器，但它们也是比较器，如果两个输入相同，则输出一个状态，如果两个输入不同，则输出反转状态。这使我们能够检查引脚的状态，并仅在正确时进行切换和输出。

如上面所示，在日常生活中，我们经常会用到MOSFET，可以说，MOSFET是当今使用的最重要的电子元件。

如果看到最后的话，应该可以发现，在这个文章中并没有提到说MOSFET用在放大电路中。不是不可以用作放大电路，而是根据我的经验来看，模拟信号放大器任务最好由BJT处理，而快速、大电流开关最好用 MOSFET 。

其实这两种晶体管类型都有很多例子可以很好地双向工作。具体怎么使用，还是看大家的电路要求。

关于MOSFET大家有什么疑问或者建议，欢迎在评论区留言。

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NOT,AND, NAND ,OR,NOR,XOR,XNOR.Fliptheswitc_作业帮

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