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2024-02-21T05:24:41Z

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{{Weiterleitungshinweis|EPROM}}
{{Mehrere Bilder
| unten = 1
| Bild1 = EPROMs_4M,_2M,_256k,_16kbit.jpg
| Untertitel1 = verschiedene EPROMs [[v.l.n.r.]]: 4 MiBit im 40-poligen [[Dual in-line package]] (DIP-40), 2 MiBit (DIP-32), 256 [[Binärpräfix#Verhältnis binärer und dezimaler Präfixe|KiBit]] (DIP-28) und 16 KiBit (DIP-24)
| Breite1 = 275
| Bild2 = National NM27C256.jpg
| Untertitel2 = Zwei 256-KiBit-EPROMs ({{nowrap|32 Ki × 8}}) (DIP-28): Oben im Keramik[[Chipgehäuse|gehäuse]] mit Quarzfenster (löschbar), unten im Plastikgehäuse ([[One Time Programmable|OTP]]); Gehäuselänge ca. 37 mm
| Breite2 = 200
}}

Ein '''EPROM''' (engl. Abk. für {{lang|en|''erasable programmable read-only memory''}}, wörtlich ''löschbarer programmierbarer [[Festwertspeicher|Nur-Lese-Speicher]]'') ist ein nichtflüchtiger elektronischer [[Speicherbaustein]], der bis etwa Mitte der 1990er-Jahre vor allem in der [[Computer]]technik eingesetzt wurde, inzwischen aber weitgehend durch [[Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory|EEPROM]]s und [[Flash-Speicher]] abgelöst ist.

Dieser Bausteintyp ist mit Hilfe spezieller [[Programmiergerät]]e (genannt „EPROM-Brenner“) programmierbar. Er lässt sich mittels [[UV-Licht]] löschen und danach neu programmieren. Nach etwa 100 bis 200 Löschvorgängen hat das EPROM das Ende seiner Lebensdauer erreicht. Das zur Löschung nötige [[Quarzglas]]-Fenster (normales Glas ist nicht UV-durchlässig) macht das Gehäuse relativ teuer. Daher gibt es auch Bauformen ohne Fenster, die nominal nur einmal beschreibbar sind ({{lang|en|[[One Time Programmable]]}}, OTP), sich durch [[Röntgenstrahlung]] aber ebenfalls löschen lassen.

[[Datei:Intel 1702 1.jpg|mini|Intel 1702 mit 256 Byte]]
Das EPROM wurde 1970 bei [[Intel]] von [[Dov Frohman]] entwickelt, patentiert<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=3660819| Code=A| Titel=Floating gate transistor and method for charging and discharging the same| A-Datum=1970-06-15| V-Datum=1972-05-02| Anmelder=Intel Corp| Erfinder=Dov Frohman-Bentchkowsky}}</ref> und als Intel 1702 auf den Markt gebracht.

== Aufbau und Funktionsweise ==
Ein EPROM enthält eine Matrix aus Speicherzellen, in denen jeweils ein [[Transistor]] ein [[Bit]] repräsentiert. Eine Speicherzelle besteht aus einem [[MOSFET]]-Transistor mit einer zusätzlichen Gateelektrode zwischen Gate und Kanal, die jedoch keinen Anschluss besitzt<ref name="„gawlik“">{{Internetquelle |autor=Peter Gawlik |url=http://www.hs-augsburg.de/~bayer/Vorlesungen/mct_download/3SpeicherSS2002.pdf |titel=Aufbau und Organisation des Arbeitsspeichers |hrsg=Fachhochschule Augsburg |datum=2002 |sprache=de |archiv-url=https://web.archive.org/web/20170816132108/http://www.hs-augsburg.de/~bayer/Vorlesungen/mct_download/3SpeicherSS2002.pdf |archiv-datum=2017-08-16 |abruf=2024-02-21}}</ref>. Es kann daher frei ein Potential annehmen und wird deshalb ''[[Floating Gate]]'' genannt. Es ist in einer sehr dünnen [[Siliciumdioxid]]-Schicht eingebettet. Bei normalen Betriebsverhältnissen können keine Elektronen hingelangen oder es verlassen. Zum Programmieren wird eine erhöhte Spannung an das Gate angelegt, sodass das ''Floating Gate'' geladen wird, indem energiereichere Elektronen durch die dünne Isolierschicht [[tunneleffekt|tunneln]]. Dadurch verschiebt sich die Ansteuerspannung, bei der der Transistor einschaltet (Schwellspannung oder ''threshold''). Die Daten lassen sich nun beliebig oft auslesen, wobei die Lesespannung unterhalb der Programmierspannung liegt.

Zum Löschen wird üblicherweise kurzwellige [[Ultraviolettstrahlung]] verwendet, typischerweise 254 nm (4,9 [[Elektronenvolt|eV]]) von [[Quecksilberdampflampe]]n, oder Strahlung mit noch kleinerer Wellenlänge. Dadurch werden durch den [[Photoelektrischer Effekt#Äußerer photoelektrischer Effekt|äußeren photoelektrischen Effekt]] Fotoelektronen angeregt, die ausreichende Energie haben, die Isolierbarriere zu überwinden – die ''Floating Gates'' werden entladen. Das Bitmuster ist dadurch gelöscht und das EPROM in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Dies betrifft immer den gesamten Chip, das Löschen nur eines Teilbereiches ist nicht möglich. Durch die harte UV-Strahlung entstehen außerdem immer auch Defekte im Halbleiter, so dass das Löschen nicht beliebig oft erfolgen kann.<ref name=„gawlik“/> EPROMs sind zum Löschen mit einem UV-C-transparenten Fenster versehen. Es besteht meist aus [[Kieselglas]], selten auch aus hochreiner [[Aluminiumoxynitrid|transluzenter Aluminiumoxid-Keramik]] (DDR-Typen, z. B. U2732). Auch die fensterlosen nur einmal beschreibbaren Typen (OTP für ''One Time Programmable'') lassen sich mit [[Röntgenstrahlung]] löschen, da diese auch ohne Fenster durch das Gehäuse dringt und der Baustein selbst bis auf das Gehäuse der gleiche ist.

Ein konventioneller Löschvorgang dauert ca. 10 bis 30 Minuten. Da die [[Ionisation]] nach dem Ausschalten der Lichtquelle nicht sofort wieder abgeklungen ist und die Bausteine je nach Bauart des Löschgerätes auch über die für das Programmieren zulässige Temperatur hinaus erhitzt werden, kann das Programmieren erst nach einer weiteren Wartezeit erfolgen. Die Zeiten können durch den Einsatz von Löschgeräten mit Blitzlampen deutlich verkürzt werden. Statt einer kontinuierlichen Bestrahlung werden dabei Lichtblitze verwendet. Falls die Vorgaben des Bausteinherstellers für das Löschen nicht korrekt eingehalten werden, kann eine scheinbar richtige Programmierung mit verkürzter Datenlebensdauer die Folge sein.

Das Quarzglas-Fenster sollte nach dem Programmieren mit einem lichtundurchlässigen Aufkleber geschützt werden. Dies verhindert nicht nur ein ungewolltes dauerhaftes Löschen – ein ungeschütztes EPROM kann nach ca. 90 Tagen direkter Sonneneinstrahlung gelöscht sein – sondern auch temporäre Verfälschungen durch Lichteinwirkung. Schon das Licht eines gewöhnlichen Fotoblitzgeräts kann in einem EPROM kurzzeitige Datenverfälschung und damit Fehlfunktionen verursachen.

Übliche EPROMs haben 8 Bit breite Datenpfade, und die Gesamtspeicherkapazität ist in der Bezeichnung enthalten. So enthält ein 2764 64 KiB, die als {{nowrap|8 Ki × 8}} organisiert sind.

Eine Weiterentwicklung des EPROM ist das elektrisch löschbare [[EEPROM]] ({{lang|en|electrically erasable PROM}}) und das [[Flash-Speicher|Flash-EEPROM]]. Flash-EEPROMs haben mittlerweile die EPROMs weitgehend vom Markt verdrängt.

Bei später produzierten Chargen von 27xx-EPROMs ging die Nachfrage zurück und es bestand nur noch der Bedarf an günstigen Chips in geschlossenen Gehäusen, denen es genügte, nur einmal programmiert zu werden.

<gallery caption="Beispiele" perrow="4">
TMS2516 EPROM.jpg|Ein EPROM TMS2516 im Keramikgehäuse mit 2 [[Binärpräfix#Verhältnis binärer und dezimaler Präfixe|KiB]], Produktionsjahr 1979
EPROM AM27C256 (2).jpg|256-KiBit-EPROM im [[Lasergravur|lasergravierten]] Keramikgehäuse, aus 1994
Epromf.jpg|256-KiBit-EPROM in Nahaufnahme mit [[Bonddraht|Bonddrähten]].
EPROMdie.jpg|Aufgrund der regelmäßigen Strukturen der Speicherzellen entstehen am Chip [[Interferenzfarbe]]n
Soviet_EPROMs_K573RF2_KS573RF2.jpg|Drei sowjetische 2 Ki × 8-EPROMs (К573РФ2, КС573РФ2) und ein M2716 von [[STMicroelectronics|SGS]].
TI TMS27C512 die.JPG|Mikroskopaufnahme eines 512-KiBit-EPROMs von [[Texas Instruments]] (TMS27C512)
NEC D8749HD.png|[[Intel 8048|8749]] [[Microcontroller]] mit internem EPROM
Microcomputer with EPROM (piggyback).jpg|[[Mostek (Unternehmen)|MOSTEK]] Microcontroller mit externem EPROM als ''[[Huckepack|piggyback]]''
</gallery>

== Pinbelegung ==
[[Datei:Eprom1702pinout.png|miniatur|Pinbelegung eines älteren, kleinen EPROM-Typs; das Prinzip der Pinanordnung ist jedoch bei gestiegener Gesamtzahl der Pins geblieben.]]
Wie andere [[integrierte Schaltung]]en sind gängige EPROMs durch die [[JEDEC]] in ihrer Pinbelegung standardisiert.

== In-Circuit-Simulation ==
Da EPROMs nicht unbegrenzt wiederbeschreibbar sind und Korrekturen (die immer zunächst eine Löschung erfordern) vergleichsweise viel Zeit in Anspruch nehmen, werden in der Entwicklungsphase von elektronischen Geräten Simulatoren verwendet. Diese gibt es in verschiedenen Varianten. Zum Beispiel gibt es Simulatoren mit [[USB]]-Anschluss, die EPROMs bis zu 4 MiBit Größe simulieren. Bei diesen Geräten wird der Programmcode über USB in den Simulator geladen und das simulierte EPROM in den Schaltungsaufbau eingefügt, beispielsweise über einen Steckadapter. Es kann sofort mit der Simulation begonnen werden. Die zu testende Schaltung verhält sich dabei genau so, als wenn ein echter EPROM-Baustein eingebaut wäre. Eine bei vorhandenem EPROM-Programmiergerät sehr kostengünstige Lösung bieten auch schon einfache Simulatoren aus batteriegepufferten [[Random-Access Memory|RAM]]-Bausteinen mit Schreibschutzschalter, die am EPROM-Programmiergerät programmiert und danach mit aktiviertem Schreibschutz auf die Testschaltung gesteckt werden.

== Weblinks ==
{{Commonscat|EPROM}}
* [https://www.cpu-galaxy.at/CPU/Eproms%20Ram%20Rom.htm Fotos und technische Daten vieler Intel-EPROMs]
* {{Webarchiv |url=http://iroi.seu.edu.cn/books/asics/Book2/CH04/CH04.3.htm |wayback=20150424013249 |text=Funktionsweise von EPROM und EEPROM kurz beschrieben (englisch)}}
* [https://www.batronix.com/versand/know-how/eprom-programmierung.html Grundlagen und Aufbau der Bezeichnungen von EPROMs]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste programmierbare Logik}}

[[Kategorie:Speichermodul]]
[[Kategorie:Integrierter Schaltkreis]]

Erasable Programmable Read-Only Memory - Versionsgeschichte

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