Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 81
Текст из файла (страница 81)
При дальнейшем росте напряженности поля диаметр цилиндрических магнитиыхдоменов (ЦМД) уменьшается, и при некотором значении напряженности поля Н „происходит исчезновение доменов; пленка становится однородно намагниченной вдоль направления внешнего поля. Домены можно использовать в качестве элементов памяти запоминающих устройств, если создать их организованную структуру, что достигается с помощью генератора доменов, представляюшего собой петлю из металлической пленки, по которой пропускается ток (рис.
9.6). Токовую петлю 1 напыляют на изолирующую пленку 2, расположенную на ферритовой пленке 3, которая, в свою очередь, создана на поверхности подложки 4. Генерация домена происходит в том случае, Глава 9. Основы функциональной электроники если импульсом тока будет создано локальное размагничивающее поле Н, направленное противоположно внешнему полю Н,„.
При этом образуется ЦМД с противоположной по отношению к Н,„намагниченностью. Зарождение домена соответствует записи логической единицы. Если ток через петлю не пропускается, то ЦМД не формируется. Отсутствие домена соответствует записи логического нуля. В запоминающих устройствах на магнитной пленке создается 8 или 16 близко расположенных генераторов доменов, образующих регистр для записи 8- или 16-разрядных чисел. После того как информация записана в накопитель на ЦМД, она может храниться там сколь угодно долго.
Вследствие малого диаметра ЦМД плотность записи информации достигает 104-10' бит/мм. н в о.в.в 439 9.2.Ф нкциональная электроника Для перемещения ЦМД на поверхность магнитной пленки наносятся пленочные аппликации определенной формы из пермаллоя. В области под магнитной аппликацией из-за ее экранирующего действия имеет место ослабление внешнего магнитного поля.
Перемещение доменов происходит под действием вращающегося магнитного поля, создаваемою двумя взаимно перпендикулярными катуш. ками, токи которых сдвинуты по фазе на 90'. Поле Н „создаваемое этими катушками, вращается в плоскости аппликаций и перпендикулярно внешнему полю. Поле Н„„, намагничивает аппликации. Рассмотрим, как происходит перемещение одного из созданных доменов. На рис. 9.7 показано расположение домена через каждые четверть периода вращающегося поля. Предположим, что в момент г = 0 поле Н,„, направлено против оси у. При этом полюсы аппликаций Б и И расположены так, как это показано на (рис. 9.7, а), и домен находится под северным полюсом аппликации, так как его южный полюс притягивается к северному полюсу аппликации.
У~ 1 2 3 4 в к тн — и ТI2 ~ ЗТ!4 Я Рис. 9.7 Через четверть периода (рис. 9.7, б) поле Н„направлено вдоль оси ж Новое расположение полюсов аппликации вызовет смещение ЦМД вправо по оси х. В момент 440 Глава 9. Основы ункциональной электроники г = Т/2 (рис. 9.7, в) ЦМД перейдет под полюс Н аппликации 2, а в момент г = 3Т/4 домен окажется под северным полюсом аппликации 3 (рис. 9.7, г), Еще через четверть периода (рис. 9.7, д) ЦМД, оставаясь под аппликацией 3, сместится вправо, заняв положение, аналогичное исходному.
В запоминающих устройствах происходит одновременное перемещение всей совокупности доменов, образующих регистр. Для считывания информации применяют устройство, основанное на магниторезистивном эффекте, который заключается в изменении сопротивления пленки при изменении магнитного поля. Если на поверхность магнитной пленки нанести полупроводниковую петлю, обладающую магниторезистивным эффектом, через которую пропускается постоянный ток, то при прохождении ЦМД под петлей изменяется магнитное поле в петле и сопротивление петли. Прн этом изменяется ток в петле, что соответствует логической единице.
Запоминающие устройства с ЦМД значительно превышают показатели электро- механических устройств (магнитных лент, дисков, барабанов) по надежности, быстродействию, объемам запоминаемой информации, отличаясь малой массой н габаритами и потребляя значительно меньше энергии. С помощью приборов на ЦМД можно создать полный набор логических элементов, из которых строятся сложные логические устройства. Оптоэлектронные устройства Работа оптоэлектронных приборов основана на электронно-фотонных процессах получения, передачи и хранения информации.
Простейшим оптоэлектронным прибором является оптопара, состоящая из источника света, управляемого входным электрическим сигналом, свеговода и фотоприемника, преобразующего оптический сигнал в электрический. В качестве источника света используются излучающие диоды, а в качестве приемника — фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры, На рис. 9.8 показана структура такой оптопары с фотодиодом, созданным на кремниевой подложке 1, отделенной от источника света 3 световодом 2.
Источником света 3 является излучающий диод, созданный на основе арсенида галлия. Существенной особенностью оптопары является то, что источник и приемник света оптически связаны между собой, а электрически изолированы друг от друга, что позволяет обеспечить практически идеальную развязку входной и выходной цепей. Рис. 9.а 441 9.2. Функциональная электроника Помимо оптопар, управляемых электрическими сигналами, существуют оптопары, управляемые оптическими сигналами, которые воздействуют на фотоприемник, преобразующий их в электрические сигналы. Эти алектрические сигналы усиливаются и воздействуют на излучатель света, частота излучения которого может отличаться от частоты входного оптического сигнала. На базе оптопар создаются оптоэлектронные переключатели, ключи и коммутаторы сигналов.
Принцип преобразования оптических сигналов в электрические сигналы нашел свое развитие в интегральной оптоэлектронике. Рассмотрим некоторые разновидности интегральных схем. Среди полупроводниковых интегральных схем наибольшее распространение получили многоэлементные фотоприемники, содержащие множество фоточувствительных элементов, расположенных на кремниевой подложке в виде матрицы, состоящей из строк и столбцов.
На рис. 9.9, а показана структура, а на рис. 9.9, 6— эквивалентная схема одной из ячеек. Сввт б Рис. 9.9 Структура представляет собой МДП-транзистор с каналом р-типа и увеличенной областью истока 1; алектронно-дырочный переход между истоком и подложкой выполняет функцию фотодиода. Затвор транзистора соединен с шиной строки Х, а сток 2 — с шиной столбца К При подаче на все шины Х импульса, отпирающего транзисторы, а на все шины у — отрицательного напряжения индуцируются каналы во всех транзисторах матрицы, фотодиоды подключаются к шинам У, и на всех диодах устанавливаются одинаковые обратные напряжения.
Этот этап называется стиранием информации. После окончания импульса и запирания транзисторов на диодах поддерживаются одинаковые напряжения за счет емкостей р-п-переходов. Далее следует этап экспонирования, в процессе которого на матрицу проецируется кадр изображения, и через диоды протекают фототоки, пропорциональные освещенности. Эти токи разряжают емкости р-н-переходов, и на диодах устанавливаются напряжения, пропорциональные освещенности, то есть происходит запись информации. При поочередной подаче импульсов на шины Х транзисторы соответствующей строки отпираются, и напряжение с диодов поступает на шины г'.
Так осуществляется считывание информации. В данном случае полезный сигнал, выделяемый на шине у, очень мал, кроме того, считывание является разрушаю- 442 Глава 9. Основы функциональной электроники щим. Поэтому реальные фотоячейки делают более сложными, позволяющими производить многократное считывание без изменения напряжения на диодах.
К числу многоэлементных фотоприемных приборов относятся также фотоприемные приборы с зарядовой связью. В таких приборах МДП-структуры образуют матрицу, состоящую из строк и столбцов. При проецировании на матрицу изображения в потенциальных ямах под затворами возникают заряды, пропорциональные освещенности. После экспонирования осуществляется последовательный построчный вывод информации путем перемещения зарядов вдоль строк, в результате чего оптическое изображение преобразуется в последовательность импульсов, амплитуды которых пропорциональны освещенности отдельных фоточувствительных элементов.
В связи с развитием волоконно-оптических систем передачи информации разработаны передающие интегральные схемы, преобразующие электрические сигналы в оптические, передаваемые по волоконно-оцтическим линиям связи (ВОЛС), и приемные интегральные схемы, преобразующие оптические сигналы, поступающие с ВОЛС, в электрические.
В цифровых системах и ЭВМ находят применения ВОЛС для связи между блоками, печатными платами, а также между БИС и СВИС, расположенными на одной плате, что позволяет значительно повысить быстродействие и помехоустойчивость. Перспективными в оптоэлектронике являются приборы на основе жидких кристаллов, которые находят применение в качестве световых индикаторов и устройств оптической памяти. Жидкие кристаллы представляют собой органические жидкости с упорядоченным расположением молекул. Они прозрачны для световых лучей, но под действием электрических, магнитных или акустических полей структура их нарушается, в результате чего молекулы располагаются беспорядочно, и жидкость становится непрозрачной, Индикаторы могут иметь различные конструкции. Рассмотрим устройство индикатора, применяемого в микрокалькуляторах и наручных часах.
Устройство такого индикатора показано на рис. 9.10, иио. вло Между двумя стеклянными пластинами 1 и 3, склеенными с помощью полимерной смолы 2, находится слой жидкого кристалла 4 толщиной 10-20 мкм. На пластину 3 нанесен сплошной проводящий слой 5 с зеркальной поверхностью, На пластину 1 нанесены прозрачные слои А, Б, В, имеющие форму сегментов для создания различных знаков. Между верхними сегментами, формирующими определенный 9.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
