ecosnos.ru |
Главная Микромагнитоэлектроника: направление технологии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 [ 52 ] 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 заряда. К коммутатору столбцов К коммутатору столбцов Y Y Рис. 4.5. Примеры многоэлементных магниточувствительных структур с полным накоплением заряда: а -магнитодиод-диодная; б -магниторезистор-диодная Принцип действия магниточувствительной структуры типа магниторезистор-конденсатор-диод проиллюстрирован схемой, приведенной на рис. 4.6. В данной структуре должна использовауеться тонкохтленочная магниточувствительная матрица с высоким значением сохтротивления МЧЭ (Rj 10 кОм). Юй Клз| V V V V -meJL о Источтшк хштания о Рис. 4.6. Схема структуры с полным накоплением заряда Выход HI-► Необходимые строки и столбцы подключаются к источнику питания с помощью ключевых элементов, (см. рис. 4.4). Поэтому возможны следующие способы коммутации ключей: все ключи всех неопрашиваемых элементов разомкнуты, замкнуты только ключи опрашиваемого элемента; все ключи свободных от опроса элементов заземлены; все столбцовые ключи свободных от опроса элементов заземлены, а строчные - разомкнуты; все столбцовые ключи свободных от опроса элементов разомкнуты, а строчные - заземлены. Каждый из предложенных способов имеет достоинства и недостатки, поэтому выбор конкретного способа зависит от условий использования магнитоэлектронного устройства. (Подробнее см. [6]). Многоэлементные магнитоприемные устройства с накоплением сигнала Структурам, работающем в режиме мгновенного действия, свойствен низкий уровень сигналов, снимаемых с нагрузки. При воздействии на полезный сигнал перекрестных искажений и фронтов коммутирующих импульсов вьщеление полезного сигнала в такой структуре без применения специальных схем его обработки становится проблематичным. В этой связи представляют интерес структуры, в которых за время между двумя очередными опросами элемента может осуществляться полное или частичное интегрирование (накопление) установившегося значения электрического сигнала. Принцип действия структур с накоплением заряда основан на использовании процессов заряда и разряда емкости. (Подробнее см. [6].). Наибольший эффект от использования принципа интегрирования сигнала можно получить в схемах с полным накоплением. Такие схемы реализуются путем использования самого магниточувствительного элемента (например, емкости магнитодиода в структуре магнитодиод-диод либо емкости конденсатора, подключаемого параллельно каждому магниторезистору в структуре магниторезистор-диод или параллельно магнитодиоду). На рис. 4.5. хтриведены хтримеры двух типов многоэлементных магниточувствительных структур с накохтлением (4.2) О где Ip(t) - ток разряда; Tjjj- время между двумя соседними импульсами опроса, определяемое степенью воздействия на МЧЭ управляющего магнитного поля. Таким образом, после первого разряда емкости Cj потенциал в магниточувствительной ячейке изменяется на значение, пропорциональное величрше индукции управляющего магнитного поля. При следующем опросе МЧЭ емкость Cj дозаряжается до напряжения источника питания Ujj на значение заряда: AQ, = ll,(t)dt О где Tjj- длительность опрашивающего импульса, причем (4.3) (4.4) О При этом ток дозаряда l(t), зависящей от степени предшествующего разряда, создает на сопротивлении нагрузки Rjj напряжение сигнала, в котором заключена информация о средней величине индукции управляющего магнитного поля В за время между соседними импульсами, назьшаемое временем накопления Tj. Па рис. 4.7. показаны без дополнительных объяснений временные диаграммы процессов, происходяпщх в структуре с полным накоплением заряда. Рж. 4.7. Временные диаграммы процессов, происходящих в структуре с полным накоплением заряда Схема (рис. 4.6) работает следующим образом.. При замыкании ключа Кл через емкость Cj, подключенную параллельно МЧЭ, протекает зарядный ток, заряжающий емкость С^(при В = 0) до напряжения UjjC постоянной времени, равной (С„+ Сд), (где Тд- постоянная времени диода.) При размыкании ключей Кл емкость CJJpaзpяжaeтcя через сопротивление магниточувствительного элемента Rc постоянной времени, равной Тр= RX Cj. При этом величина разряда емкости будет равна: Из (рис. 4.7) видно, что значение информационного заряда при постоянных параметрах схемы (Rjjj,Cjj), электрическом (U) и магнитном (В) режимах ее работы определяется временем накопления (Tjj), удовлетворяющим условию: т < пак (4.5) о где - заряд, обусловленный собственными шумами МЧЭ, диода и схемы коммутации; \- рабочий ток МЧЭ при В = 0. Без промежуточных объяснений укажем, что оптимальное время накопления определяется из условия: пак.опт (4.6) где К - кратность изменения сопротивления МЧЭ (Rj,/Rg). Импульс тока в нагрузке при опросе элемента определяется по формуле: пак.макс. -QJM MR пак . И (4.7) Это означает, что в данной схеме достигается усиление выходного тока в /1 по сравнению с усилением схемы мгновенного действия. Степень этого усиления, как следует из вьфажения (4.6), будет тем больше, чем больше емкость С . (Более подробно см.[6]). Многоэлементные и многоканальные магнитоэлектронные устройства пока не нашли широкого распространения. Но по мере совершенствования технологии их изготовления и снижения себестоимости они займут достойное место в ряду приборов, позволяющих значительно расширить сферу применения изделий микромагнитоэлектроники. Работы по созданию таких приборов проводятся ведупщми зарубежными фирмами и институтами России. В работе [4] дана схема интегральной матричной магниточувствительной структуры (рис. 4.8), разработанной ГНЦ Технологический центр (г. Зеленоград). В этой структуре используются двухколлекторные МОИ магнитотранзисторы. Охтрос МЧЭ осуществляется двумя коммутаторами, размещенными на том же кристалле. Основные параметры хтрибора хтрхшодятся в табл. 4.1. К схеме нормализации сигнала Магнигогранзисторы Магнигогранзисторы уу Магнигогранзисторы Jv Рис. 4.8. Схема матричной магниточувствительной структуры Коммутатор столбцов Адрес столбца |