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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung,
welche die Werte „1" und „0" des binären Systems
darstellt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
eine Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems
darstellt.
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Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Der
Riesen-Magnetwiderstandseffekt (GMR) ist ein quantenmechanischer
Effekt, der in Strukturen mit abwechselnden dünnen magnetischen und dünnen nichtmagnetischen
Bereichen beobachtet wird. Der GMR-Effekt zeigt eine signifikante Änderung
des elektrischen Widerstands vom Zustand hohen Widerstands bei Nullfeld,
zum Zustand niedrigen Widerstands bei hohem Feld gemäß einem
angelegten äußeren Feld.
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Deswegen
kann der GMR-Effekt benutzt werden um den Magnettransistor zu entwerfen.
Daher können
Magnettransistoren des Weiteren verwendet werden, um eine Magnettransistorschaltung ohne
aufwendiges Verfahren und Ausrüstung
zu integrieren. Die Magnettransistorschaltung kann mit kurzer Programmierzeit
bzw. Speicherzeit und hoher Dichte entworfen und hergestellt werden.
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Aus
zuvor genannten Gründen
können
wir die Eigenschaften des Magnettransistors verwenden, um eine Magnettransistorschaltung
zu erzeugen, um die Werte „1" und „0" des binären Systems
darzustellen.
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Zusammenfassung
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Deshalb
ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Magnettransistorschaltung
bereitzustellen, um die Werte „1" und „0" des binären Systems
darzustellen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Magnettransistorschaltung,
welche die Werte „1" und „0" des binären Systems
darstellt, eine Routing-Leitung und eine Magnettransistoreinheit.
Ein Strom mit einer ersten Stromrichtung oder einer zweiten Stromrichtung
geht durch die Routing-Leitung hindurch, wobei die erste Stromrichtung
und die zweite Stromrichtung entgegengesetzt sind, um den Wert „1" bzw. den Wert „0" darzustellen. Die
Magnettransistoreinheit verbindet die Routing-Leitung an einem Ausgabe-Ende,
um die Richtung des Stroms, der durch die Routing-Leitung geht,
zu steuern.
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Es
soll verstanden werden, dass sowohl die vorhergehende allgemeine
Beschreibung, als auch die folgende detaillierte Beschreibung Beispiele
sind, und beabsichtigt sind eine weitergehende Erklärung der
vorliegenden Erfindung, so wie sie beansprucht wird, bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weitergehendes Verständnis der
Erfindung zu liefern, und sind einbezogen in und bilden einen Teil
dieser Beschreibung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die
Prinzipien der Erfindung zu erklären.
In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung;
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2 eine
Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt gemäß einer
anderen Ausführungsform
dieser Erfindung;
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3 eine
Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung;
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Jetzt
wird detailliert Bezug auf die derzeitigen bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung genommen, Beispiele davon sind in den begleitenden Zeichnungen
veranschaulicht. Wo immer es möglich ist,
werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen und der Beschreibung
verwendet, um auf gleiche oder ähnliche
Teile Bezug zu nehmen.
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Alle
Figuren sind nur zur Erklärungsvereinfachung
der grundlegenden Lehren der vorliegenden Erfindung erstellt; die
Erstreckung der Figuren bezüglich
Anzahl, Position, Verhältnis
und Abmessungen der Teile, um die Ausführungsform zu bilden wird erklärt werden
oder wird innerhalb der Fähigkeiten des
Fachmanns liegen, nachdem die folgende Beschreibung gelesen und
verstanden wurde. Weiterhin werden die exakten Abmessungen und Verhältnisse der
Abmessungen, um spezifischen Kraft, Gewicht, Festigkeit und ähnlichen
Anforderungen zu entsprechen, werden ebenso innerhalb der Fähigkeiten
des Fachmanns liegen, nachdem die folgende Beschreibung gelesen
und verstanden wurde.
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1 ist
eine Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems
darstellt umfasst eine Routing-Leitung 130 und eine Magnettransistoreinheit 100.
Die Routing-Leitung weist einen hindurchgehenden Strom mit einer
ersten Stromrichtung 131a oder einer zweiten Stromrichtung 132a auf,
wobei die erste Stromrichtung 131a und die zweite Stromrichtung 132a entgegengesetzt
sind, um den Wert „1" bzw. den Wert „0" darzustellen. Die
Magnettransistoreinheit 100 verbindet die Routing-Leitung 130 an
einem Ausgabe-Ende 170, um die Richtung des Stroms, der
durch die Routing-Leitung 130 geht, zu steuern. Die Routing-Leitung 130 kann
aus jeder Art von Material mit Leitfähigkeit bestehen, wie z.B.
die Metallleitung in dem herkömmlichen
integrierten Schaltkreis.
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Die
Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt umfasst
des Weiteren einen Kondensator 160, der zwischen die Routing-Leitung 130 und
ein Niederspannungsende 140 geschaltet ist. Daher koppelt
der Kondensator 160 mit der Routing-Leitung 130 am Ende 161,
und koppelt mit dem Niederspannungsende 140 am Ende 162.
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Da
die Magnettransistoreinheit 100 nur einen Stromimpuls benötigt, um
die Stromrichtung zu steuern ist, wenn der Stromimpuls durch die
Routing-Leitung 130 gegangen ist, die Stromrichtung festgesetzt und
die Werte „1" und „0" des binären Systems
sind festgelegt, auch wenn der Strom abgetrennt wird. Ein Stromimpuls
kann erzeugt werden, indem das entfernte Ende der Routing-Leitung 130 einen
Kondensator aufweist. Dies ermöglicht,
dass die Spannung auf der Routing-Leitung 130 dieselbe
ist, wie im standard-CMOS. Eine hohe Spannung, um den Kondensator 160 zu
laden, ist ein logisches Hoch (Wert „1" des binären Systems), eine Niederspannungsladung auf
dem Kondensator 160 ist ein logisches Niedrig (Wert „0" des binären Systems).
Deshalb ist die Magnettransistorschaltung mit einer standard-CMOS-Schaltung
betreibbar.
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Die
Symbole „→" und „←" sind nur angeordnet,
um jeweils die erste Stromrichtung 131a und die zweite
Stromrichtung 132a darzustellen, und nicht deswegen angeordnet,
um die Stromrichtungen zu beschränken.
Demnach kann die erste Stromrichtung von der Magnettransistoreinheit 100 zum
Kondensator 160 verlaufen, und die zweite Stromrichtung
kann vom Kondensator 160 zur Magnettransistoreinheit 100 verlaufen.
Im Gegenteil, die zweite Stromrichtung kann von der Magnettransistoreinheit 100 zum
Kondensator 160 verlaufen, und die erste Stromrichtung
kann vom Kondensator 160 zur Magnettransistoreinheit 100 verlaufen.
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Andererseits
können
die erste Stromrichtung 131a und die zweite Stromrichtung 132a entgegengesetzt
sein, um entsprechend den Wert „0" und den Wert „1" mittels Durchlaufen der Routing-Leitung 130 in
der entgegen gesetzten Richtung darzustellen. Wenn wir die Routing-Leitung 130 in
die entgegengesetzte Richtung durchlaufen, können wir die Stromrichtungen 131b und 132b erhalten.
Die Stromrichtung 131b verläuft entgegengesetzt zu der
ersten Stromrichtung 131a, und die Stromrichtung 132b verläuft entgegengesetzt
zu der zweiten Stromrichtung 132a. Daher können wir
die verschiedenen Werte mittels Durchlaufen der Routing-Leitung 130 in
der entgegen gesetzten Richtung erhalten. Zum Beispiel, wenn wir
die erste Stromrichtung 131a (→) als Wert „1" des binären Systems definieren, können wir
den Wert „0" des binären Systems
aus der Stromrichtung 131b (←) in entgegengesetzter Richtung
der Routing-Leitung 130 erhalten.
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2 ist
eine Magnettransistorschaltung, welche die Werte „1" und „0" des binären Systems darstellt
gemäß einer
anderen Ausführungsform
dieser Erfindung. 2 zeigt eine Art der Magnettransistoreinheit 100 aus 1.
Die Magnettransistoreinheit 100 umfasst mindestens einen
ersten Magnettransistor 200 und einen zweiten Magnettransistor 230.
Die Magnettransistoreinheit 100 kann nur den ersten Magnettransistor 100 oder
nur den zweiten Magnettransistor 230 einzeln aufweisen.
Diese zwei Magnettransistoren werden gemeinsam für eine leichtere Erklärung gezeigt.
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Der
erste Magnettransistor 200 hat einen ersten magnetischen
Abschnitt 213 und einen zweiten magnetischen Abschnitt 216,
wobei der erste magnetische Abschnitt 213 mit dem Hochspannungsende 220 gekoppelt
ist, und der zweite magnetische Abschnitt 216 mit dem Ausgabe-Ende 170 gekoppelt
ist. Der zweite Magnettransistor 230 hat einen dritten magnetischen
Abschnitt 233 und einen vierten magnetischen Abschnitt 236,
wobei der dritte magnetische Abschnitt 233 mit dem Niederspannungsende 140 gekoppelt
ist, und der vierte magnetische Abschnitt 236 mit dem zweiten
magnetischen Abschnitt 216 und dem Ausgabe-Ende 170 gekoppelt
ist.
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Die
Magnettransistorschaltung umfasst des Weiteren eine Vielzahl von
Metallbauteilen bzw. -vorrichtungen 212, 217, 232 und 237,
die jeweils um die magnetischen Abschnitte 213, 216, 233 und 236 angeordnet
sind. Die Metallvorrichtungen 212, 217, 232 und 237 sind
eingerichtet um entsprechend Dipole der magnetischen Abschnitte 213, 216, 233 und 236 zu
steuern. Zum Beispiel hat der erste magnetische Transistor 200 Metallvorrichtungen 212 und 217,
die jeweils um die magnetischen Abschnitte 213 und 216 angeordnet
sind. Die Metallvorrichtung 212 ist eingerichtet den Dipol
des magnetischen Bereichs 213 zu steuern, und die Metallvorrichtung 217 ist
eingerichtet, um den Dipol des magnetischen Abschnitts 216 zu
steuern.
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Durch
die vorhergehende Beschreibung kann der Konstrukteur die Metallvorrichtungen
verwenden, um die Dipole der magnetischen Abschnitte zu steuern.
Der Konstrukteur kann des Weiteren die Dipole dieser beiden magnetischen
Abschnitte von einem Magnettransistor verwenden, um die Leitfähigkeit
zwischen diesen beiden magnetischen Abschnitten zu steuern.
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Zum
Beispiel, wenn Dipole des ersten magnetischen Abschnitts 213 und
des zweiten magnetischen Abschnitts 216 gleich sind, sind
der erste magnetische Abschnitt 213 und der zweite magnetische Abschnitt 216 leitfähig, wenn
Dipole des ersten magnetischen Abschnitts 213 und des zweiten
magnetischen Abschnitts 216 unterschiedlich sind, sind
der erste magnetische Abschnitt 213 und der zweite magnetische
Abschnitt 216 nicht leitfähig.
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Wenn
Dipole des dritten magnetischen Abschnitts 233 und des
vierte magnetischen Abschnitts 236 gleich sind, sind der
dritte magnetische Abschnitt 233 und der vierte magnetische
Abschnitt 236 leitfähig,
wenn Dipole des dritten magnetischen Abschnitts 233 und
des vierten magnetischen Abschnitts 236 unterschiedlich
sind, sind der dritte magnetische Abschnitt 233 und der
vierte magnetische Abschnitt 236 nicht leitfähig.
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3 ist
eine Magnettransistorschaltung, welche den Wert „0" des binären Systems darstellt gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung. Die Dipole 218a und 238a des
zweiten und vierten magnetischen Abschnitts 216 und 236 sind
der erste Dipol, der den Wert „1" des binären Systems
darstellt, um die Ausgabewerte zu steuern, und die Dipole 211a und 231a des
ersten und dritten magnetischen Abschnitts 213 und 233 sind
der zweite Dipol bzw. der erste Dipol. Die Kombination der Dipole 211a, 218a, 231a und 238a machen
den Transistor 200 nichtleitfähig, und den Transistor 230 leitfähig, und erzeugt
einen Strom der Stromrichtung 132a auf der Routing-Leitung 130.
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Demnach
stellt die Stromrichtung 132a (←) vom Kondensator 160 zur
Magnettransistoreinheit 100 auf der Routing-Leitung 130 den
Wert „0" des binären Systems
dar. Wenn wir die Dipole 218a und 238a des ersten
Dipols (→)
als Wert „1" als ein Eingabe-Signal definieren,
gibt die Magnettransistorschaltung den Wert „0" (durch die Stromrichtung 132a) aus,
um die Inverter-Logik-Funktion zu betreiben.
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Andernfalls
können
wir eine andere Logik-Funktion durch die Stromrichtung 132b (→) in entgegengesetzter
Richtung der Routing-Leitung 130 erhalten. Wenn wir die
Dipole 218a und 238a des ersten Dipols (→) als Wert „1" als ein Eingabe-Signal
definieren, gibt die Magnettransistorschaltung den Wert „1" (durch die Stromrichtung 132b)
aus, um die Zwischenspeicherfunktion zu betreiben.
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Um
mit den herkömmlichen
integrierten Schaltkreisen der Halbleiter zusammenzuarbeiten, beträgt die Spannung
des Niederspannungsendes 140 ungefähr 0 Volt und die Spannung
des Hochspannungsendes 220 ungefähr 2,5 Volt, 3,3 Volt oder 5
Volt.
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Die
Symbole „→" und „←" sind hier nur angeordnet,
um jeweils die Dipole der magnetischen Abschnitte darzustellen,
und nicht angeordnet, um die Dipolrichtungen zu beschränken. In
der Magnettransistorschaltung weist jeder Magnettransistor einen leitfähigen Abschnitt
zwischen zwei magnetischen Abschnitten auf. Die Leitfähigkeit
des leitfähigen
Abschnitts kann durch die Dipole dieser zwei magnetischen Abschnitte
gesteuert werden. Demnach kann die Magnettransistorschaltung, welche
die Werte „1" und „0" des binären Systems
darstellt, durch die vorherige Beschreibung implementiert werden.
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Es
wird für
Fachleute ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und
Variationen an dem Aufbau der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden
können
ohne vom Schutzumfang oder dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
Hinsichtlich des Vorhergehenden ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt,
falls sie in den Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und
ihrer Äquivalente
fallen.