همانطور که اشاره شد٬ حافظه Z-RAM‌ از اثر پارازيتي که در ترانزيستورهاي ساخته شده روي ويفرهاي SOI ايجاد مي‌شود به نام " اثر شناور بدنه" يا Floating-body effect براي ذخيره‌سازي بيت‌هاي اطلاعات استفاده مي‌کند. اين اثر پارازيتي از آنجا ناشي مي‌شوند که لايه عايق در ويفرهاي SOI٬ بدنه ترانزيستورها را از ساير نقاط ويفر از نظر الکتريکي جدا مي‌کند و اجازه مي‌دهد ولتاژ بدنه ترانزيستور تغيير کرده در اصطلاح شناور گردد.

اثر شناور بدنه چيست؟

زماني که ترانزيستور روشن است٬ جريان الکتريکي از پايه سورس ترانزيستور به سمت درين به حرکت در مي‌آيد٬ در اين مسير الکترون‌ها شتاب يافته و در نزديک درين به به حدي سرعت آنها افزايش مي‌يابد که برخي از آنها به داخل اتم‌هاي سيليون کانال عبوري نفوذ کرده و آنها را يونيزه مي‌کند. تحت تاثير اين يونيزاسيون٬ جفت حامل‌هاي الکتريکي٬ الکترو‌ن‌ها و حفره‌ها در داخل کانال ايجاد مي‌شود که الکترون‌ها آزادانه از پايه درين ترانزيستور که به ولتاژ مثبت متصل شده است خارج شده اما حفره‌ها که بار مثبت دارند توسط درين دفع شده و در بدنه ترانزيستور انبار مي‌شود. در نتيجه مقداري بار مثبت ناشي از انبار شدن حفره‌ها در بدنه سيليکوني ترانزيستور مشاهده مي‌شود که در صورت اتصال بدنه ترانزيستور با ويفر سيليکوني به صورت بي‌خطر در آن پخش مي‌شود. اما در ويفرهاي SOI به واسطه وجود لايه عايق ميان بدنه ترانزيستور و ويفر سيليکوني ٬ اين بار مثبت بر روي بدنه ترانزيستور شناور باقي مي‌ماند.

اثر بدنه شناور توضيح داده شده که در طراحي‌هاي متداول معمولا از آن چشم پوشي مي‌شود٬ در تکنولوژي Z-RAM جهت ذخيره‌سازي داده به کار مي‌رود. ترانزيستوري که بر روي بدنه خود بار شناور مثبت داشته باشد٬ سلول حافظه‌اي است که 1 داخل خود ذخيره کرده و براي ذخيره 0 در اين ترانزيستور تنها کافي‌است که ولتاژ گيت ترانزيستور را افزايش دهيم طوري که بر اثر ميدان الکتريکي ايجاد شده حفره‌هاي جمع شده در انتهاي بدنه٬ را از مسير پايه سورس به بيرون ترانزيستور هدايت شده و حتي مقدار اندکي بار منفي ايجاد شود. در شکل 6 ترسيم بزرگ‌نمايي شده يک سلول Z-RAM را هنگام ذخيره 1 و 0 مشاهده مي‌کنيد.

شکل 6 ٬ ترسيم بزرگ‌نمايي شده يک سلول Z-RAM 

با توجه به شکل 6 جهت ذخيره 1 در داخل ترانزيستور٬ ترانزيستور روشن مي‌گردد تا جريان الکترون‌ها از سورس به درين ايجاد شود٬ الکترون‌هاي شتاب يافته‌اي که خود را به درين رسانده‌اند با برخورد به اتم‌هاي سيليکون آنها را يونيزه کرده و حفره‌هاي مثبت ناشي از اين عمليات در انتهاي بدنه ترانزيستور انبار مي‌شوند.

جهت ذخيره 0 ولتاژ گيت ترانزيستور افزايش مي‌يابد تا ميدان الکتريکي ايجاد شود و حفره‌هاي انبار شده در انتهاي بدنه ترانزيستور را از مسير سورس به بيرون هدايت کند.
پس از عمليات نوشتن 0 و 1 داخل ترانزيستور بايد بتوانيم مقادير نوشته شده را بخوانيم٬ براي اين کار تنها لازم است ترانزيستور را روشن کرده و مقدار جريان عبوري از کانال را اندازه گيري کنيم. ترانزيستوري که داخل خود بيت 1 را ذخيره کرده است به دليل وجود بار مثبت در انتهاي بدنه خود٬ جريان بيشتري را از خود عبور مي‌دهد٬ اين بار مثبت ناشي از اثر شناور بدنه٬ مانند پايه گيت ديگري٬ به صورت مجازي کانال را براي هدايت هرچه بيشتر الکترون‌ها هموار مي‌سازد.

در شکل شماره 6 نمودار اختلاف جريان خوانده شده از ترانزيستورهاي حاوي 1 و 0 را مشاهده مي‌کنيد٬ در نسل اول تکنولوژي Z-RAM موسم به Gen1 اين اختلاف اندک بود که براي تفکيک 1 از  0 نياز به يک مدار تقويت کننده و مفسر جريان بود اما در نسل جديد Z-RAM موسوم به Gen2 اين اختلاف بسيار بيشتر شده است طوري که سيگنال‌هاي ترسيم شده شباهت زيادي به سيگنال‌هاي ديجيتال 0 و 1 در مدجريان پيدا کرده‌اند. از اين رو Gen2 نياز به هيچ مفسر يا تقويت کننده اضافي نداشته و به صورت مستقل مي‌تواند عملکردي مشابه با سلول‌هاي DRAM را با سرعت بيشتر و مصرف توان کمتر به همراه داشته باشد.