Принципы построения и действия магнитных ЗУ

Принципы хранения информации

В любом материале при движении электронов вокруг ядра атома и одновременном вращении вокруг своей оси возникает внутримолекулярное магнитное поле. В материале существуют области, называемые доменами, в которых такое поле действует в одном направлении. Размеры домена составляют сотые доли миллиметра, а результирующий магнитный момент в 10−15 раз превышает магнитный момент одного атома. Между доменами располагаются переходные слои, называемые доменными стенками, в которых внутримолекулярное магнитное поле действует в разных направлениях. Таким образом, в любом материале имеется неоднородность намагниченности. В исходном состоянии, когда отсутствует внешнее магнитное поле, материал имеет нулевую намагниченность, так как домены ориентированы в разных направлениях (рис. 6.1, а). При воздействии внешнего магнитного.

Рис. 6.1. Ориентация доменов в отсутствие (а) и при наличии (б) магнитного поля.

поля h все домены ориентируются в одном направлении, благодаря чему в материале создается внутреннее магнитное поле (рис. 6.1, б). Для хранения двоичных данных используются ферромагнетики, к которым относятся железо, никель, кобальт и их сплавы. В отличие от немагнитных материалов ферромагнетики сохраняют ориентацию доменов (внутреннее магнитное поле) при снятии внешнего поля. Ферромагнетики обладают свойством намагничиваться в слабых полях, а создаваемая при этом напряженность внутреннего магнитного поля может превышать напряженность внешнего поля в 105−106 раз.

О способностях ферромагнетиков хранить данные можно судить по кривой намагничивания, представляющей собой зависимость индукции Ъ ферромагнитного материала от напряженности h намагничивающего поля. При циклическом перемагничивании кривая намагничивания имеет форму замкнутой, гистерезисной петли (рис. 6.2, а), по которой определяются следующие параметры:

• индукция насыщения , соответствующая напряженности магнитного поля , при которой индукция Ь ферромагнетика достигает максимального значения и остается практически неизменной;

Рис. 6.2. Формы гистерезисной петли магнитного материала.

• • остаточная индукция ±В, соответствующая напряженности магнитного поля h = 0. Значение |+BJ > 0 в отсутствие внешнего магнитного поля свидетельствует о способности ферромагнетика сохранять два возможных состояния — b = -Вг и b = +ВГ, с помощью которых можно кодировать логические уровни 0 и 1 данных в цифровой технике. Чем больше значение Вг, тем надежнее распознавание логических уровней;
• • коэрцитивная сила ±Нс, при которой в процессе размагничивания индукция b становится равной нулю. Чем больше Нс, тем меньше вероятность стирания хранимых ферромагнетиком данных при воздействии внешних паразитных полей;
• • мощность потерь Ph на гистерезис, отражающая работу на перемагничивание материала и прямо пропорциональная площади петли гистерезиса.

Для хранения данных используются магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (см. рис. 6.2, б), для которых остаточная индукция достигает максимальной величины Br * Bs, а максимальная напряженность магнитного поля |А|макс переключения логических уровней несколько превышает значение коэрцитивной силы Нс" .