CN101728872A - 电源供应集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源供应集成电路，包含有一磁性电容模块与一管理模块。该磁性电容模块包含有至少一磁性电容，用以提供电力输出。该管理模块耦接于该磁性电容模块，用以对该磁性电容模块进行一电源供应管理。

Description

电源供应集成电路

技术领域

本发明涉及一种电源管理电路，尤其是涉及一种用于磁性电容模块的集成电路，其中该集成电路同时包含有以磁性电容作为电力输出的电源供应模块以及控制该磁性电容模块的电力输出的管理模块。

背景技术

便携式电子产品的缩小趋势仍持续，故电池于电子产品中的可用空间也因而缩小，导致其供电能力也减少；因此工程师提出诸多解决方案来提供电子产品更长的操作时间-其中一种解决方案便是通过更佳的电源管理，同时具备效率与弹性的电源管理已成为便携式电子产品设计上重要的考虑因素之一。一般而言，电源管理可就三个层面来进行：首先是电池本身的管理，将电池更完全地充电，并长期保持所储存的电力(减少漏电流)，并在电力耗尽之前供应最多电力；其次是系统功耗元件(例如处理器和外围装置)的主动管理，它们的功耗可以根据系统效能需求(如通过低耗电模式以减少电力消耗)进行管理；最后则是电源转换程序，其必须将不断变动的电池电压转换成系统所需的多个固定电压(通过稳压元件)。

已知的技术中，一般利用电量估计电路(Gas gauge IC)与保护电路(Protection IC)来作为电池的主要管理模块。已知电量估计电路作为电池与系统主机之间沟通的管理功能，主要通过检测器(detector)来测量电池输出/输入的电流量、电压及/或温度，再将测量得到的数值传送至一处理器或一微控制器来计算各种数据参数，包括：电池剩余的容量，剩余供电时间，电池电压、温度与平均电流等等。而已知保护电路则提供电池充/放电时的保护机制，包含有：过充电保护，过放电保护与短路保护等等。

通过以上的功能，系统也可进一步的通过传输接口(如总线)执行以下功能：电池管理模块可向充电装置发出所需的充电电压和电流、以及状态和警报信息；同时系统主机也可以在任何时间询问电池管理模块目前功率消耗下的预计工作时间，进而使得便携式电子产品的电源管理可提高电池的使用可靠性、延长电池的使用时间以及确保电池的使用容量。

然而，以上的功能需要额外设计软件程序与硬件电路来配合，无形间增加了一部分的功率消耗，甚至占用了部分系统空间与资源。

发明内容

因此，本发明提供了一种集成电路，除了具备了电源管理的功能，还另外整合了一种足以取代传统电池或电容的电源供应模块于该集成电路中。该电源供应模块利用磁性电容来输出电力，且磁性电容具备优于传统电池与电容的各种特性，如高速充放电、几乎不存在的漏电流、较长的使用寿命并且拥有同等于已知能量储存装置所能达到的最高能量储存密度，此外，通过本发明的披露，在电子产品的空间中仅需占用一个集成电路大小的空间，从而实现一个体积小且内含主动管理功能的电源供应模块。

依据本发明的一实施例，其提供一种电源供应集成电路。该电源供应集成电路包含：一磁性电容模块，其包含有至少一磁性电容，用以提供电力输出；以及一管理模块，耦接于该磁性电容模块，用以对该磁性电容模块进行电源供应管理。在可行的实施方式中，该磁性电容模块与该管理模块设置于同一晶粒(die)中或设置于同一集成电路封装体(package)中。

依据本发明的另一实施例，该管理模块包含有一状态检测单元与一控制单元。该状态检测单元耦接于该磁性电容模块中的每一磁性电容，用以检测每一磁性电容的硬件状态来产生一检测结果。该控制单元耦接于该状态检测单元，用以依据该检测结果来产生一控制信号来控制该磁性电容模块的电力输出。

附图说明

图1为本发明的状态检测单元与磁性电容模块的一实施例的示意图。

图2为应用本发明的电源供应集成电路的一电子装置的示意图。

图3为本发明的电源供应集成电路的另一实施例的示意图。

图4为本发明磁性电容与其它已知能量储存媒介的比较示意图。

图5为本发明磁性电容的一实施例的结构示意图。

图6为图5所示的第一磁性电极的一实施例的结构示意图。

附图符号说明

10、201、320	磁性电容模块
		11-16、500	磁性电容
20、214	状态检测单元
		200、300	电源供应集成电路
210、310	管理模块
		211、311	控制单元
212、312	定址单元
		213、313	地址选择器
215、315	模拟数字转换器
		216、316	数字模拟转换器
217、317	输出单元

10、201、320	磁性电容模块
		218、318	输入单元
222	电子装置
		250	中央处理器
260	充电模块
		510、520	磁性电极
515、525、513、517	磁偶极
		512、516	磁性层
514	隔离层
		531、532	接口
530	介电层

具体实施方式

首先，通过图1来解释磁性电容模块的结构与状态检测单元的关系。图1为本发明的磁性电容模块与状态检测单元的一实施例。如图所示，磁性电容模块10包含有多个磁性电容11、12、13、14、15以及16，依附图中串并联混合的方式来电连接。状态检测单元20具有多条接线，分别连接至磁性电容模块10中每一个磁性电容的两端，可检测所述磁性电容两端的电压差，输出电流等与磁性电容相关的状态信息，进而利用存于磁性电容两端间的电压差与输出电流来提供予一运算电路以便估计所剩余的电量。请注意，磁性电容模块10中的磁性电容的连接方式与磁性电容的个数仅为说明之用，并非本发明的限制。

接着请参考图2，其是本发明的电源供应集成电路应用于一电子装置的一实施例的示意图。电子装置222包含有：一电源供应集成电路200，用于供给电子装置222中所有电力需求；一中央处理器250，耦接于电源供应集成电路200，通过电源供应集成电路200的电力供应来执行电子装置222的运算需求，且对电源供应集成电路200的运作进行控制；以及一充电模块260，耦接于电源供应集成电路200，可对电源供应集成电路200进行充电。

本实施例中，电源供应集成电路200包含有一管理模块210以及一磁性电容模块201。管理模块210包含一控制单元211、一定址单元212、一地址选择器213、一状态检测单元214、一模拟数字转换器215、一模拟数字转换器216、一输出单元217以及一输入单元218。磁性电容模块201具有多个磁性电容，用以提供电力输出，所述磁性电容的连接关系可如图1所示，然而所述磁性电容以其它连接方式(亦即任何串联、并联或串并联的方式电连接)而设置于磁性电容模块201也是可行的。状态检测单元214耦接于磁性电容模块201，两者的连接关系可如图1所示，而状态检测单元214分别耦接至磁性电容模块201中的每一磁性电容，用以检测每一磁性电容的输出电流与两端电压差，且可取得内建于磁性电容模块200中的一硬件辨识信息，该硬件辨识信息包含有磁性电容模块的出厂日期、制造厂商以及每一磁性电容的电容值和工作电压等相关信息。此外，状态检测单元214可根据该硬件辨识信息与每一磁性电容的状态信息(电压、电流或其它电力供应状态)产生一检测结果至控制单元211。

控制单元211耦接于状态检测单元214，用以依据该检测结果产生一控制信号来控制磁性电容模块201的电力输出，在一实施例中，控制单元211所产生的控制信号将会传送至定址单元212来产生一定址结果，该定址结果将会指出磁性电容模块201中实际进行充放电的磁性电容，因此，该定址结果被传送至地址选择器213，而地址选择器213耦接于磁性电容模块201与定址单元212，会依据该定址结果来设定多个磁性电容中实际被选择来进行充放电的磁性电容。

地址选择器213与定址单元212的作用乃是为了配合本发明的磁性电容模块201的结构，举例来说，磁性电容模块201中的多个磁性电容系以阵列、矩阵或其它规则性的方式来排列。如图1所示，其中所述磁性电容被连接成一类似于矩阵的结构，而考虑到实际的应用情形，磁性电容模块201的实际结构可能是一个大于图1的磁性电容模块100中的一矩阵，因此，为方便控制单元211的运作，地址选择器213与定址单元212以一种类似于存储单元(memory cell)存取架构的方式来控制磁性电容模块201的充放电，以求更有效率地管理磁性电容模块201中的多个磁性电容。关于地址选择器213与定址单元212的设计与原理应为本领域技术人员所能轻易了解，故为求说明书的整洁在此便不多作赘述。

而磁性电容模块201以矩阵的方式来连接其中的磁性电容的一好处在于可以提供更长时间的电力供应以及更弹性的电力供应方式。显而易见地，若磁性电容模块201若包含有越多个磁性电容，即代表其可于电力供应之前，存有更有能量来供应，故可具备长时间的电力供应能力。至于更弹性的电力供应方式则说明如下。

请参考图1，假设其中每一磁性电容都相同，且工作电压为3V，因此若磁性电容模块100应用于供应电力予一输入电压为2.5V的外接电路，则代表磁性电容模块100所对应的地址选择器(未示出)仅需选择一磁性电容或多个磁性电容并联(如磁性电容11并联磁性电容13再并联磁性电容15)来输出电力，再通过外部的稳压元件(未示出)将电压调整至2.5V，然后输出至该外接电路。同样地，若应用于一输入电压为6V的外部电路，此时地址选择器需选择两个串联的磁性电容来放电(如磁性电容11串联磁性电容12)，通过稳压元件的稳压，再将电力传送至该外部电路。如此一来，磁性电容模块在大量生产时，将可通过内部的管理模块来轻易地达到客制化的需求。

请再回到图2，以下将继续说明本发明电源供应集成电路200的运作细节。如图所示，电源供应集成电路200包含有输出单元217耦接于控制单元211与磁性电容模块201，而输出单元217用以提供接脚将控制单元211所产生的一输出信号S_OUT传送至中央处理器250，并且也提供接脚来输出电力至中央处理器250。更详细的说，控制单元211可以执行内嵌于其中的闪速存储器(未示出)的程序代码来将状态检测单元214所产生的该检测结果转换为磁性电容模块剩余电量的估计结果，从而输出至中央处理器250，也可通过控制单元211直接输出磁性电容的状态信息至中央处理器250，也就是说，控制单元211可以直接依据该检测结果而通过地址选择器213与定址单元212来执行电源管理，也可通过电源供应集成电路200外部的中央处理器250来执行一电源管理程序以进行电源管理的控制。举例来说，若电源供应集成电路200外接于一个不具有电源供应集成电路的控制能力的设备，此时仅有利用电源供应集成电路200本身控制单元211所内建的电源管理程序来进行电源输出的管理。若电源供应集成电路200外接于一个具有电源供应集成电路的控制能力的设备，此时该设备可下达指令至控制单元211，接着，控制单元211便根据所接收的指令来处理后续电源输出管理的操作。

综上所述，对磁性电容模块201所进行的管理可通过控制单元211执行内嵌闪速存储器的电源管理程序来达成或由中央处理器250执行一更智能化的电源管理程序再传送对应控制信号至控制单元211来实现。本领域技术人员应可明了两种方式的优劣与差别，在此不多作赘述。

如上所述，本发明电源集成电路200还包含有输入单元218，耦接于磁性电容模块201与控制单元211，用以提供接脚将中央处理器250所产生的一输入信号S_IN传送至控制单元211，而输入信号S_IN可包含有兼容于控制单元211的指令与数据(例如：中央处理器250所需电力的信息)，以进一步地通过控制单元211来控制磁性电容模块201。以下进一步说明中央处理器250与控制单元211的关系，假设中央处理器250于通常情形运作时需要35W的电力，然而此时磁性电容模块201所剩余的电量仅能供应35W的电力1小时，若控制单元211自状态检测单元214得到此电量估计结果，则通过输出单元217将此结果输出至中央处理器250，之后，依据中央处理器250所执行的电源管理程序的判断，会将中央处理器250切换至省电模式(如仅需15W的电力)，而中央处理器250还会送出输入信号S_IN至控制单元211告知其仅需供应较少的电力，然后控制单元211会依据内嵌闪速存储器的程序来运算在此电力供应(亦即15W的电力)的条件下，需要实际选择来放电的磁性电容，再通过定址单元212与地址选择器213来进行所需磁性电容的选择。此外，输入单元218还耦接于一充电模块260，充电模块216可通过输入单元218来对磁性电容模块201进行充电以补充其消耗的电能。

此处再举一例来说明本发明电源供应集成电路200的运用特征。假设磁性电容模块201在进行一段时间的电力输出后(磁性电容放电)，磁性电容两端的电压差会逐渐下降(亦即磁性电容内部所储存的电荷被释放)，当下降至一程度后便导致整个磁性电容模块201的输出电压过低，因而造成无法符合外部的稳压元件的输入范围，这时，倘若磁性电容模块201中仍留有一部分磁性电容未被选择来放电，此时可通过加入这一部分的磁性电容的放电来使磁性电容模块201的输出电压上升而恢复至该稳压元件可接受的输入范围，最后使得电力的输出可以继续稳定地进行。

再者，电源供应集成电路200中的数字模拟转换器216用以将管理模块210中的一数字信号转换为一模拟信号，以及电源供应集成电路200中的模拟数字转换器215用以将管理模块210中的一模拟信号转换为一数字信号。举例来说，状态控制单元214在检测磁性电容模块201中每一磁性电容的电压及电流后，因电流与电压等信息为模拟信号，需通过模拟数字转换器215转换成数字信号之后，控制单元211才得以处理该状态信息。应为注意的是，以上所披露的电源供应集成电路200的结构并非本发明的限制，请进一步参考以下的实施例来了解本发明的意涵。

请参考图3，图3据本发明的另一实施例的电源供应集成电路300的示意图。电源供应集成电路300包含有一管理模块310与一磁性电容模块320。管理模块310包含有：一控制单元311、一定址单元312、一地址选择器313、一输出单元317、一输入单元318、一数字模拟转换器316以及一模拟数字转换器315。请注意，本实施例中的各模块与单元的功能等同于图2所对应的实施例，在此不重复说明。

相较于图2所示的电源供应集成电路200，本实施例的电源供应集成电路300并不具有状态检测单元。因此，通过内建于磁性电容模块320中的硬件辨识信息所记载的制造商的相关信息、磁性电容模块的型号，单一磁性电容的规格(工作电压、电容值等等)或者是出场年月来提供予一外部电路(未示出)，再通过外接于电源供应集成电路300的测量电路进行电压与电流的测量，并使用适当的电源管理程序以通过硬件辨识信息及/或电力供应状态(亦即电压/电流的测量结果)来决定出最佳的电源管理策略，再下达指令给控制单元311以经由控制单元311来对磁性电容模块320进行电源管理。

图3所代表的实施例主要在说明本发明并未对管理模块的电路构成施加限制，亦即，就更概念性的层面而言，本发明所披露的管理模块所提供的功能可以是控制与状态监控两者之一，抑或是两者兼具，均属本发明的范畴。因本发明的主旨在于将一个可提供电源管理用途的电路模块与磁性电容所构成的电源模块整合于单一集成电路，其可能的方式包含有系统级封装(System In Package，SiP)或者是单芯片系统(System On Chip，SoC)，以据此达到电路微缩化的目标。

以下还将详细介绍本发明磁性电容模块10、201、320中所采用的磁性电容的原理及操作的细节。

请参考图4，图4为本发明磁性电容与其它已知能量储存媒介的比较示意图。相较于主要以化学能方式进行能量储存的其它已知能量储存媒介(例如传统电池或超级电容)，其所能产生的瞬间电力输出也会受限于化学反应速率，而无法快速的充放电或进行高功率输出，且充放电次数有限，过度充放时易滋生各种问题。反观，由于磁性电容中储存的能量全部以电位能的方式进行储存，磁性电容除了具有可匹配的高能量储存密度外，更因充分保有电容的特性，而具有寿命长(高充放电次数)、无存储效应、可进行高功率输出、快速充放电等特点，故可有效解决当前电池所遇到的各种问题。简而言之，尽管传统电容或电池，甚至于超级电容，固然有其优势之处，但由图4可知，磁性电容兼具了传统电容与传统电池的优点，因此在作为一个电力供应元件上，是相当好的选择。

请参考图5，图5为本发明磁性电容的一实施例的结构示意图。如图5所示，磁性电容500包含有一第一磁性电极510、一第二磁性电极520以及位于其间的一介电层530。第一磁性电极510与第二磁性电极520由具磁性的导电材料所构成，并通过适当的外加电场进行磁化，使第一磁性电极510与第二磁性电极520内分别形成磁偶极(magnetic dipole)515与525，以于磁性电容500内部构成一磁场，对带电粒子的移动造成影响，从而抑制磁性电容500的漏电流。

所需要特别强调的是，图5中磁偶极515与525的箭头方向仅为范例说明。对本领域技术人员而言，应可了解到磁偶极515与525实际上由多个整齐排列的微小磁偶极所迭加而成，且在本发明中，磁偶极515与525最后形成的方向并无限定，可依磁性电容500的形状进行调整，例如可指向同一方向或不同方向。介电层530则用来分隔第一磁性电极510与第二磁性电极520，以于第一磁性电极510与第二磁性电极520处累积电荷而储存电位能。

在本发明的一实施例中，第一磁性电极510与第二磁性电极520包含有磁性导电材质，例如稀土元素，介电层530由氧化钛(TiO3)、氧化钡钛(BaTiO3)或一半导体层，例如氧化硅(silicon oxide)所构成，然而本发明并不限于此，第一磁性电极510、第二磁性电极520与介电层530均可视产品的需求而选用适当的其它材料。

进一步说明磁性电容的操作原理如下。物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，通常情况下，物质的电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值高出10倍以上，而能够产生很庞大的磁阻效应。若进一步结合Maxwell-Wagner电路模型，磁性颗粒复合介质中也可能会产生很庞大的磁电容效应。

在已知电容中，电容值C由电容的面积A、介电层的介电常数ε₀ε_r及厚度d决定，如

然而在本发明中，磁性电容500主要利用第一磁性电极510与第二磁性电极520中整齐排列的磁偶极来形成磁场来，使内部储存的电子朝同一自旋方向转动，进行整齐的排列，故可在同样条件下，容纳更多的电荷，进而增加能量的储存密度。模拟于已知电容，磁性电容500的运作原理相当于通过磁场的作用来改变介电层530的介电常数，故造成电容值的大幅提升。

此外，在本实施例中，第一磁性电极510与介电层530之间的接口531以及第二磁性电极520与介电层530之间的接口532均为一不平坦的表面，以通过增加表面积A的方式，进一步提升磁性电容500的电容值C。

请参考图6，图6为图5所示的第一磁性电极510的一实施例的结构示意图。如图5所示，第一磁性电极510为一多层结构，包含有一第一磁性层512、一隔离层514以及一第二磁性层516，其中隔离层514由非磁性材料所构成，而第一磁性层512与第二磁性层516则包含有具磁性的导电材料，并在磁化时，通过不同的外加电场，使得第一磁性层512与第二磁性层514中的磁偶极513与517分别具有不同的方向，例如在本发明的一较佳实施例中，磁偶极513与517的方向为反向，而能进一步抑制磁性电容500的漏电流。此外，需要强调的是，第一磁性电极510的结构并不限于前述的三层结构，而可以类似的方式，以多个磁性层与非磁性层不断交错堆栈，再通过各磁性层内磁偶极方向的调整来进一步抑制磁性电容500的漏电流，甚至达到几乎无漏电流的效果。此外，第二磁性电极520的结构也可采用上述第一磁性电极510的结构，此一设计变化也属本发明的范畴。

此外，由于已知储能元件多半以化学能的方式进行储存，因此都需要有一定的尺寸，否则往往会造成效率的大幅下降。相较于此，本发明的磁性电容500以电位能的方式进行储存，如此一来可以提供更有效率的储能方式，因而本发明的磁性电容可作为一个较佳的电力供应来源。

综合上述，与常见的已知能量储存媒介(电容、电池)相较：本发明的磁性电容有不低于传统电池的能量储存密度与同等于传统电容的高速充放电与不易老化的特性，具备了已知能量储存媒介的所有优点且同时也可被集成电路化，进而得已与相关的管理模块整合于单一集成电路，以提供更有效率与弹性的电力供应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种电源供应集成电路，包含：

一磁性电容模块，包含有至少一磁性电容，用以提供电力输出；以及

一管理模块，耦接于该磁性电容模块，用以对该磁性电容模块进行一电源供应管理。

2.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该磁性电容模块与该管理模块设置于同一晶粒中。

3.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该磁性电容模块与该管理模块设置于同一集成电路封装体中。

4.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该管理模块包含有：

一状态检测单元，耦接于该磁性电容模块中的每一磁性电容，用以检测每一磁性电容的硬件状态来产生一检测结果。

5.如权利要求4所述的电源供应集成电路，其中该管理模块还包含有：

一控制单元，耦接于该状态检测单元，用以依据该检测结果来产生一控制信号来控制该磁性电容模块的电力输出。

6.如权利要求5所述的电源供应集成电路，其中该磁性电容模块包含有多个磁性电容，以及该管理模块还包含有：

一定址单元，耦接于该控制单元，用以依据该控制信号来产生一定址结果；以及

一地址选择器，耦接于该磁性电容模块与该定址单元，用以依据该定址结果来自该多个磁性电容中选择用以输出电力的磁性电容。

7.如权利要求5所述的电源供应集成电路，其中该管理模块还包含有：

一输出单元，耦接于该控制单元与该磁性电容模块，该输出单元具有至少一接脚，用以将该控制单元所产生的一输出信号传送至该电源供应集成电路所耦接的一外部电路。

8.如权利要求7所述的电源供应集成电路，其中该输出信号所传递的信息包含有该状态检测单元所产生的该检测结果。

9.如权利要求5所述的电源供应集成电路，其中该管理模块还包含有：

一输入单元，耦接于该磁性电容模块与该控制单元，该输入单元具有至少一接脚，用以将该电源供应集成电路所耦接的一外部电路所产生的一输入信号传送至该控制单元。

10.如权利要求9所述的电源供应集成电路，其中该控制单元还依据该输入信号来控制该磁性电容模块。

11.如权利要求4所述的电源供应集成电路，其中该状态检测单元检测每一磁性电容的电力供应状态来产生该检测结果。

12.如权利要求4所述的电源供应集成电路，其中该状态检测单元检测每一磁性电容的硬件辨识信息来产生该检测结果。

13.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该管理模块包含有：

一控制单元，用以产生一控制信号来控制该磁性电容模块的电力输出。

14.如权利要求13所述的电源供应集成电路，其中该磁性电容模块包含有多个磁性电容，以及该管理模块还包含有：

一定址单元，耦接于该控制单元，用以依据该控制信号来产生一定址结果；以及

一地址选择器，耦接于该磁性电容模块与该定址单元，用以依据该定址结果来自该多个磁性电容中选择用以输出电力的磁性电容。

15.如权利要求13所述的电源供应集成电路，其中该管理模块还包含有：

一输出单元，耦接于该控制单元与该磁性电容模块，该输出单元具有至少一接脚，用以将该控制单元所产生的一输出信号传送至该电源供应集成电路所耦接的一外部电路。

16.如权利要求13所述的电源供应集成电路，其中该管理模块还包含有：

一输入单元，耦接于该磁性电容模块与该控制单元，该输入单元具有至少一接脚，用以将该电源供应集成电路所耦接的一外部电路所产生的一输入信号传送至该控制单元。

17.如权利要求16所述的电源供应集成电路，其中该控制单元还依据该输入信号来控制该磁性电容模块。

18.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该管理模块包含有：

一数字模拟转换器或一模拟数字转换器；

其中该数字模拟转换器用以将该管理模块中的一数字信号转换为一模拟信号以及该模拟数字转换器用以将该管理模块中的一模拟信号转换为一数字信号。

19.如权利要求1所述的电源供应集成电路，其中该磁性电容包含有：

一第一磁性电极，其由具有磁性的导电材料构成，用以形成一第一磁偶极；

一第二磁性电极，其由具有磁性的导电材料构成，用以形成具有一第二磁偶极；以及

一介电层，设置于该第一磁性电极与该第二磁性电极之间。

20.如权利要求19所述的电源供应集成电路，其中该第一磁性电极包含有：

一第一磁性层，其由具磁性的导电材料构成，用以形成具有一第三磁偶极；

一第二磁性层，其由具磁性的导电材料构成，用以形成一第四磁偶极；以及

一隔离层，其由非磁性物质所构成并设置于该第一磁性层与该第二磁性层之间，其中该第一磁偶极由该第三磁偶极与该第四磁偶极所构成。

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