Magnitoelektronik - Elec16mbk elektronika va sxemalar 2

Magnitoelektronika asboblari. Magnitoelektron asboblarda ferromagnit materiallar ishlatiladi. Ular domen tuzilishga ega, ya’ni butun hajmi ko’p sonli lokal sohalar – domenlardan tashkil topadi. Domenlar to’yinguncha spontan magnitlangan. Ular polosali, labirintsimon va silindrik shaklga ega bo’lishi mumkin. Domenning chiziqli o’lchamlari millimetrning minglarcha ulushidan o’nlarcha ulushiga teng. Domenlar o’zaro chegaradosh devorlar (Blox devorlari) bilan ajralib turadi. Bu devorlarda bitta domen magnitlanganlik vektoriga nisbatan asta o’zgarishlari sodir bo’ladi.
Magnitoelektronika asboblarida axborot signalini tashuvchi sifatida quyidagi dinamik birjinslimasliklarning biridan foydalaniladi:
1) silindrik shakldagi domenlar;
2) chiziqli domenlarda vertikal Blox chiziqlar (VBCh). Qo’shni VBChlar orasidagi masofa yetarli kichik, o’lchami 0,5 mkm bo’lgan chiziqli domen devorida 100 bitgacha axborot saqlash mumkin;
3) ferromagnit materialni chastotasi kvant o’tishlar chastotasiga teng yorug’lik bilan yoritilganda hosil bo’luvchi rezonanslar va to’lqinlar;
4) spin to’lqinlari va boshqalarning kvant tebranishlarini aks ettiruvchi kvazizarrachalar – magnonlar.
Silindrik magnit domen (SMD)lar asosidagi funkisonal elektronika asboblarining tuzilish va ishlash prinsipi bilan tanishamiz.
Barcha magnitoelektron qurilmalarda domenlar ishtirokidagi jarayonlar ishlatiladi, qurilmalarning o’zi esa ikkilik sanoq tizimida aks ettirilgan axborotni qayta ishlash va saqlash uchun ishlatiladi. SMD ma’lum sharoitda umumiy formulasi RFeO3 bo’lgan monokristal plastinalar yoki ba’zi ferritlarning yupqa pardalarida hosil bo’ladi. Agar formuladagi R – yer ishqoriy element bo’lsa, modda ortoferrit deb, agar ittriy bo’lsa granat deb ataladi. Qalinligi h = 3·10-5 ÷ 1·10-3 smli ortoferrit plastina yoki granat pardasi tashqi magnit maydon mavjud bo’lmagan holda magnitlanganlik vektorlari qarama – qarshi yo’nalgan chiziqli domenlardan tuziladi. Keltirilgan qalinliklarda domenlar materialning butun ko’ndalang kesimini egallaydi va turli shaklga ega bo’ladi. Yettita chiziqli domenga ega parda (kristal)ning bir qismi 1.38, a – rasmda ko’rsatilgan. Parda sirtiga tik yo’nalgan tashqi magnit maydon NTASH ta’sir etganda maydon vektori yo’nalishi tashqi maydonniki bilan bir xil domenlar kattalashadi, maydon vektoriga teskari yo’nalgan domenlar esa kichiklashadi va tashqi magnit maydonning ma’lum qiymatida SMDlarga aylanadi (1.38, b – rasm). Tashqi magnit maydon ortgan sari domenlar diametri ular yo’qolib ketgunicha kamayadi va parda bir tekis magnitlanadi, ya’ni bitta yaxlit domen hosil bo’lgandek bo’ladi.
a) b)
1.38 - rasm. Chiziqli (a) va silindrik (b) domenlarning tuzilishi
SMDlar diametri ferrit materialiga qarab 50 ÷ 1 mkm bo’ladi. SMDlarning turg’un saqlanishi tashqi magnit maydon borligi hisobiga amalga oshadi. SMDlarnig borligi (yoki yo’qligi) ikkilik sanoq tizimida aks ettirilgan axborotning saqlanishiga teng deb qaralishi mumkin. Ushbu holat katta hajmga ega xotira qurilmalarni hosil qilish uchun ishlatiladi, chunki ortoferrit kristalining 1 sm2 yuzasida chamasi 107 bit axborot saqlanishi mumkin.
Boshqa tomondan yondoshilganda, agar kristalning ma’lum pozisiyalarida SMDlar generasiyasi ta’minlansa, ular diskret siljitish axborotlarni yozish va o’qish, hamda o’chirish uchun ishlatilishi mumkin.
a)
b)
1.39 – rasm. SMD asosidagi xotira qurilmasi:
ustidan ko’rinishi (a) va qirqimi (b)
Xotira qurilmasining magnit ISlarida SMDlar tokli sim sirtmoq ko’rinishidagi domenlar generatori yordamida hosil qilinadi (1.39, a – rasm). Tokli sirtmoq 1 asos 4 sirtida joylashgan asosiy ferrit parda 3 sirtidagi izolyasiyalovchi parda 2 ga purkash bilan hosil qilinadi. Monokristal pardalar (ferritlar, granatlar) bug’ fazadan magnitlanmaydigan, masalan, gadoliniy – galliyli granat asosga kimyoviy o’tkazish yo’li bilan olinadi.
SMD halqa orqali pardaning lokal sohasini qayta magnitlash uchun yetarli amplitudasi yuzlarcha mAni tashkil etuvchi I tok impulsi o’tkazilganda hosil bo’ladi. Domenlarni o’chirish davomiyligi 1 mks, amplitudasi 200 mA va yo’nalishi SMD hosil qiluvchi tok yo’nalishiga teskari tok o’tkazish bilan amalga oshiriladi.
Musbat (+) va manfiy (-) ishoralar bilan mos ravishda SMDning janubiy va shimoliy qutblari belgilangan.
SMDni yupqa pardaning ma’lum sohasida fiksasiya qilish uchun magnitostatik tutgichlardan foydalaniladi. Tutgich maxsus magnit yumshoq material permolloydan yasalgan ma’lum shakldagi applikasiyalardan iborat. Applikasiya ostidagi sohada tashqi magnit maydon ekranlanadi va potensial chuqur – tutgich hosil bo’ladi. Shuning uchun SMD chuqurga tushib istalgancha uzoq vaqt saqlanishi mumkin.
SMDning ma’lum nuqtaga (manzilga) siljitilishi quyidagicha amalga oshiriladi. Asosiy yupqa parda sirtida applikasiyalarga aylanish o’qi asosiy parda sirtiga tik yo’nalgan aylanib turuvchi tashqi NBOShQ maydon ta’sir etadi. Aylanib turuvchi magnit maydon bir – biriga nisbatan 900 ga burilgan, ikki fazali tok bilan ta’minlanuvchi ikkita g’altak yordamida hosil qilinadi. Bu holda natijalovchi maydon NBOShQ vektori soat strelkasi bo’ylab ω burchak tezlik bilan tekis buraladi. NBOShQ maydon SMDga amaliy ta’sir ko’rsatmaydi, lekin permalloyli applikasiyalarda magnit zaryadlar qutblarining davriy qayta taqsimlanishini hosil qiladi. Aytib o’tilgan qutblarning SMDga ta’siri uni chapdan o’ngga siljishiga olib keladi.
SMDlarning siljishi T – simon yoki shevronli permalloy applikasiyalar orqali amalga oshishi mumkin. Shevronli applikasiyalar keng qo’llaniladi. Ular zich joylashishi va diametri 1 mkm amtrofida bo’lgan domenlar siljishini ta’minlaydi. Uchta shevronli applikasiyadan tashkil topgan tuzilma, NBOShQ yo’nalishi, applikasiyalarda magnit qutblar holati va maydonning turli holatlarida SMD holati 1.40 – rasmda ko’rsatilgan. Applikasiyalar domenning janbuiy qutbiga tegadi deb faraz qilinadi.
1.40 – rasm. SMDlarning shevronli applikasiyalar bo’ylab siljishi
Applikasiyalar bir – biridan ~ 1 mkm masofada joylashib registrni hosil qiladi. SMD asosidagi xotira qurilmalarida 8 ta yoki 16 ta bir – biriga yaqin joylashgan domenlar generatorlari hosil qilinadi va ular 8 yoki 16 razryadli sonlarni yozuvchi registrni tashkil etadi. Domenlar siljish tezligi sekundiga yuzlarcha metrni tashkil etishi mumkin, axborotni yozish tezligi esa 105 ÷ 106 bit/s ni tashkil etadi. Axborotni o’qish uchun magnitorezistiv effektga ega yarimo’tkazgich xalqadan foydalaniladi. Magnitorezistiv effekt sodir bo’lganda yarimo’tkazgich ostidan SMD o’tganda uning elektr qarshiligi o’zgaradi. Buning uchun xalqa (datchik) orqali o’zgarmas tok o’tkaziladi. Agar datchik ostidan SMD o’tsa xalqadagi magnit maydon o’zgaradi. U bilan birgalikda xalqa qarshiligi va undan o’tadigan tok qiymati ham o’zgaradi. Mantiqiy ko’prik sxemaga ulangan bunday mikrovoltli datchikning signali keyinchalik kuchaytiriladi.
SMDlar asosida KIS va O’KISli yarimo’tkazgich xotira qurilmalar yaratiladi. Ularning axborot sig’imi 92 yoki 250 Kbitli katta bo’lmagan seksiyalar bilan oshirib boriladi. Shunday qilib kerakli sig’imli xotirani hosil qilish mumkin. SMD asosidagi xotira qurilmalar yuqori ishonchlilikka ega va magnit disklardagi shunday qurilmalarga nisbatan tezkor ishlaydi, xotirasida saqlovchi axborotning ko’pligi va massa hamda o’lchamlarining kichikligi bilan farq qiladi. Ular ancha kam energiya iste’mol qiladi. Bundan tashqari, SMD asosidagi asboblar yordamida mantiq elementlarning to’liq to’plamini hosil qilish mumkin.
|