DE1127945B - Elektronisches Speicherelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Speicherelement mit in Reihen und Spalten angeordneten Glimmentladungsstrecken und zwischengeschalteten Elektroden zur Spannungsentnahme.

Es ist bereits eine elektrische Rechenzelle bekanntgeworden, die einen Satz von Einzelgh'nimbogen in einem gasverdünnten Raum mit zwischengeschalteten Gittern zur Spannungsentnahme mit elektrischen Leitungen enthält. Hierbei werden den Hauptelektrodenpaaren den Ziffern zweier miteinander zu verknüpfender Zahlen entsprechende Spannungen zugeführt, und die dem Resultat entsprechenden Spannungswerte werden den Gitterleitungen entnommen. Mehreren Sätzen von Einzelglimmbogen mit gemeinsamen Gitterleitungen ,sind beim Bekannten mehrere Reihen von Hilfsglimmbogen vorgeschaltet, so daß eine Zahl durch Anlegung von Spannungen, die größer als die Zündspannung der Einzelglimmbogen sind, an den Stellen zugeführt wird, die den gewünschten Ziffern entsprechen, und eine Zahl gespeichert werden kann. In der bekannten Rechenzelle sind untere Elektroden zeilenweise horizontal und obere Elektroden kolonnenweise vertikal angeordnet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein mit relativ geringen Kosten herzustellendes elektronisches Speicherelement mit in Reihen und Spalten angeordneten Glimmentladungsstrecken und zwischengeschalteten Elektroden zur Spannungsentnahme zu schaffen, deren Zusammenbau keine wesentlichen Schwierigkeiten bietet. Dies wird erfindungsgemäß durch mehrere zwischen zwei Abdeckplatten aufeinandergeschichtete Isolierplatten mit einer Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Bohrungen, wobei die einander zugeordneten Bohrungen in den verschiedenen Isolierplatten miteinander fluchten, und durch zwischen den Isolierplatten eingelegte, als Elektroden dienende Leiter, die sich an den Bohrungen kreuzen, erreicht.

Gegenüber dem Bekannten wird bei der Erfindung eine wesentlich größere Betriebssicherheit erreicht. Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist sichergestellt, daß die Glimmentladung nicht ungewollt auf eine benachbarte Glimmentladungsstrecke überspringt. Wesentlich ist bei der Erfindung der sehr stabile Aufbau des Speicherelements. Der Abstand der Elektroden ist durch die dazwischen angeordneten Isolierplatten unveränderlich. Besonders bemerkenswert ist der einfache Aufbau bei der Einrichtung nach der Erfindung, da als Elektroden nur einfache draht- oder stabförmige Leiter verwendet werden. Das Speicherelement nach der Erfindung ist zudem aus einer sehr geringen Anzahl unterschiedlicher Bauteile Elektronisches Speicherelement

Anmelder:
International Business Machines

Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. R. Schiering, Patentanwalt,
Böblingen (Württ.), Bahnhofstr. 14

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. November 1958 (Nr. 776 852)

Dennis Donovan Willard, San Jose, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

zusammengesetzt, was die Herstellungskosten stark herabsetzt.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen für eine beispielsweise Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Speichermatrix der Einrichtung nach der Erfindung, bei welcher einige Teile herausgeschnitten sind, um den Aufbau besser erkennen zu können,

Fig. 2 einen Grundriß der Einrichtung nach Fig. 1, bei welcher jedoch eine abgeänderte Art der Halte-Elektroden vorgesehen ist,

Fig. 3 eine Ansicht der Matrix in der Blickrichtung senkrecht zur Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Matrix in der Blickrichtung senkrecht zur Linie 4-4 in der Fig. 2.

Obwohl die Speichermatrix in jeder Ausrichtung oder Lage arbeiten kann, wird zur Erleichterung der Beschreibung und des Verständnisses angenommen, daß die Einrichtung horizontal eingestellt ist und daß die elektrischen Leiter in horizontalen Ebenen zwischen den verschiedenen Schichten durch sie hindurchgeführt sind. Die in der Fig. 1 perspektivisch dargestellte Einrichtung umfaßt eine obere Schicht oder Abdeckung 11 aus Isolationsmaterial, eine untere Abdeckung 12 und drei zwischenliegende Schichten oder Lagen 13, 14 und 15. Jede der Schichten 13, 14 und 15 enthält eine rechteckige Matrix von durch sie hindurchgehenden Löchern, und

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diese Löcher können durch Ätzung unter Verwendung der gleichen Maske oder Musterplatte geformt werden, so daß jede der Schichten im wesentlichen der anderen gleicht.

Die Speichereinrichtung (Fig. 1) ist so zusammengesetzt, daß auf der unteren. Abdeckplatte 12 ein dünnes Blatt oder Gitter 16 aus leitendem Material liegt, welches eine allen Gaszellen gemeinsame Elektrode bildet und als »Halte-Anode« bezeichnet werden kann. Die drei folgenden Glasschichten 13, 14 und 15 sind so ausgerichtet, daß die in ihnen geätzten Löcher untereinander übereinstimmen und dadurch eine rechteckige Matrix von Höhlungen 17 längs der durch die Pfeile χ und y (Fig. 1, 2) angezeigten Achsen Z und Y bilden. Die beiden Abdeckplattenil und 12 sind ungelocht und schließen dadurch die Höhlungen 17 an ihren oberen und unteren Enden ab. Eine Reihe paralleler elektrischer Leiter 18 liegen in der Z-Richtung zwischen den Glasschichten 14 und 15 und sind so angeordnet, um jede der Höhlungen in den entsprechenden Reihen zu durchschneiden. Eine andere Reihe von Leitern 19 ragt in der Z- Richtung durch die Matrix zwischen den Glasschichten 13 und 14. Die Leiter 18 können als »Abfühl-Anoden« und die Leiter 19 als »Starter-Anoden« bezeichnet werden. Zwischen der Schicht 13 und der oberen Abdeckung 11 ist eine Reihe von je zwei parallelen Leitern 20 und 21 in der Γ-Richtung durch die Speichereinrichtung geführt, die in gleicher Weise wie die Leiter 18 und 19 die Höhlungen 17 überkreuzen. Die Leiter 20 können als »Abfühl-Kathoden« und die Leiter 21 als »Starter-Kathoden« bezeichnet werden. Nach der Zusammensetzung der verschiedenen Schichten und Leiter wird die Einrichtung luftleer gemacht und hierauf einer Atmosphäre von Edelgas, z. B. Krypton oder Xenon, bei verringertem Druck ausgesetzt. Die Einrichtung wird dann auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher die Leiter teilweise in das Glas eingeschmolzen und die Glasblätter zusammengekittet werden.

Zur Arbeit der Matrix-Speichereinrichtung wird eine gleichbleibende Spannung zwischen der Halte-Anode 16 und den Abfühl-Kathoden 20 angelegt. Diese Spannung dient zur Erhaltung der Leitfähigkeit und hat eine Höhe, die genügt, um die elektrische Leitfähigkeit in irgendeiner der gasgefüllten Höhlungen oder Matrixzellen 17 aufrechtzuerhalten, aber nicht genügt, um eine solche Leitfähigkeit einer Zelle einzuleiten. Die Aufzeichnung einer Angabe in der Matrix kann durch das Anlegen einer weiteren Spannung an die ausgewählten Starter-Kathoden 21 und die ausgewählten Starter-Anoden 19 erfolgen. Bei der Aufzeichnung oder der Einführung jedes Bit einer Angabe in die Matrix wird die an der Überschneidungsstelle der ausgewählten Starter-Kathode 21 und der ausgewählten Starter-Anode 19 liegende gasgefüllte Höhlung oder Zelle 17 entweder leitend, um eine binäre Ziffer, z. B. eine »1«, anzuzeigen, oder die Zelle bleibt nichtleitend, um die andere binäre Ziffer »0« anzuzeigen. In den leitenden Zustand kann die ausgewählte Zelle 17 durch das gleichzeitige Anlegen eines positiven Spannungsimpulses an die sie durchschneidende Stater-Anode 19 und eines negativen Impulses an die sie überschneidende Starter-Kathode 20 gebracht werden. Sobald die Zelle leitend gemacht ist, bleibt sie infolge der konstanten Spannung zwischen den Abfühl-Kathoden 20 und der Anode 16 leitend.

Die Aufzeichnung von Angaben in der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung erfolgt in ähnlicher Weise wie die Angabenaufzeichnung in einer Matrix magnetischer Kerne. Zur Angabenaufzeichnung in einer Magnetkernmatrix werden an die entsprechenden Z- und Γ-Leiter Impulse angelegt, welche, je für sich wirkend, nicht genügen, um die Polarität eines Kernes umzukehren, aber wenn sie kombiniert angelegt werden, bewirken sie die Polaritätsumkehrung des einzigen Magnetkernes an der Überschneidungsstelle der beiden Z- und Y-Leiter, In gleicher Weise werden bei der vorhegenden Speichereinrichtung positive und negative Spannungsimpulse den entsprechenden Z- und Y-Leitern aufgedrückt und, obwohl jede allein wirkende Spannung nicht genügt, irgendeine der verschiedenen Zellen 17 leitend zu machen, empfängt die an der Überschneidungsstelle der beiden ausgewählten Y- und Z-Leiter befindliche Zelle eine kombinierte Spannung, die genügt, um die Gaszelle zu zünden und elektrisch leitend zu machen. Durch eine an eine ausgewählte Starter-Anode 19 und eine ausgewählte Starter-Kathode 21 angelegte Spannung mit einer genügenden Höhe zur Zündung einer Gaszelle wird daher nur die einzige Zelle 17 an der Überschneidungsstelle der beiden Leiter 19 und 21 leitend. Nachdem eine Angabe aufgezeichnet oder in die Matrix eingeführt ist, bleiben die die Bit-Werte »1« der gespeicherten Angabe darstellenden Gaszellen 17 im elektrisch leitenden Zustand, während die übrigen Zellen nicht leitend sind.

Um eine Wiedergabe oder Entnahme der gespeicherten Angabe durchzuführen, wird der wirksame Widerstand zwischen jedem möglichen Paar der Abfühl-Kathoden 20 und Abfühl-Anoden 18 geprüft. Im nichtleitenden Zustand einer Gaszelle 17 ist der Widerstand zwischen den sich überschneidenden Abfühl-Kathoden 20 und Abfühl-Anoden 18 relativ hoch. Ist jedoch eine bestimmte Gaszelle 17 im leitenden Zustand, dann wird infolge der Ionisierung innerhalb der Zelle der Scheinwiderstand zwischen der Abfühl-Kathode 20 und der sich an dieser Stelle überschneidenden Abfühl-Anode 18 wesentlich verringert. Wenn daher aufeinanderfolgend eine hohe Spannung an die Abfühl-Anoden und Abfühl-Kathoden angelegt wird, wird der sich ergebende Spannungsabfall zwischen diesen beiden Elektroden hoch sein, wenn die Zelle nichtleitend ist, und niedrig sein, wenn die Zelle leitend ist. Daher zeigt die Spannungshöhe der hochohmigen Impedanz-Spannungsquelle die in jeder zu prüfenden Gaszelle 17 gespeicherte Bit-Angabe an.

Bei der Entnahme einer Angabe wird die Speichereinrichtung während des Entnahmevorganges nicht gelöscht, und daher ist es möglich, diese Angabe öfter aus dieser Matrix zu entnehmen. Um die in der Einrichtung gespeicherte Angabe zu löschen und die Matrix für einen folgenden Aufzeichnungsvorgang vorzubereiten, ist es erforderlich, die Halte-Anode 16 für ein kurzes Zeitintervall von ihrer Spannungsquelle abzuschalten. Zur Durchführung mancher Arbeiten kann es erwünscht sein, einen Abschnitt oder Teil der Matrix zu löschen und eine in einem anderen Teil der Matrix gespeicherte Angabe zu behalten. Um dies zu erreichen, kann die Halte-Anode 16 in Abschnitte unterteilt werden, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist. Jeder dieser Anodenabschnitte ist in der Fig. 2 als ein einzelner Leiter oder Draht 16 a, 16 b und 16 c

dargestellt, der zickzackartig quer durch einen Abschnitt der Matrix verläuft und jede der Höhlungen oder Zellen in seinem Abschnitt überschneidet. Bei anderen Ausführungen kann es erwünscht sein, gerade Leiter für die Abschnittsanoden in einer Riehtung über die Zellen 17 zu führen und diese Leiter am Rande oder außerhalb der Matrix miteinander zu verbinden. Als eine weitere Abänderung könnte die untere Abdeckplatte 12 aus elektrisch leitendem Material hergestellt sein, so daß diese Platte gleichzeitig die Anode 16 bilden würde, so daß kein Drahtgitter, als welches die Anode 16 in der Fig. 1 dargestellt ist, oder das System von Drähten zur Bildung der Abschnitte 16 a, 16 b und 16 c in der Fig. 2 erforderlich wäre.

Es könnten auch beide Abdeckplatten 11 und 12 elektrisch leitend sein, so daß sie direkt wie eine Halte-Anode und eine Halte-Kathode wirken würden. In diesem Falle müßte eine zusätzliche Isolationsschicht mit den Höhlungen 17 verwendet werden, um eine elektrische Isolierung zwischen der oberen Abdeckplatte 11 und den Leitern 20 und 21 zu erreichen. In der Fig. 1 sind die Abfühl-Kathoden 20 und die Starter-Kathoden 21 mit einem horizontalen Abstand voneinander dargestellt. Eine weitere zusätzliche Isolationsschicht mit den entsprechenden Lochungen würde es erlauben, die Abfühl-Kathoden 20 und die Starter-Kathoden 21 mit einem vertikalen Abstand voneinander anzuordnen.

Die in der Fig. 1 dargestellte vollständige Matrix hat einen schichtförmigen Aufbau, aus dessen Seiten oder Kanten die elektrischen Leiter herausgeführt sind. Die Höhlungen 17 werden luftleer gemacht und teilweise mit einem geeigneten Gas gefüllt, worauf die Einrichtung erhitzt wird, um die Glasschichten zusammenzuschweißen. Ein guter luftdichter Abschluß ist nur an den Umfangsteilen der Einrichtung erforderlich, und es ist nicht notwendig, daß jede Höhlung 17 durch einen gasdichten Abschluß gegen die benachbarten Höhlungen isoliert ist. Im Gegenteil, wenn es möglich ist, daß Gasteilchen von einer Höhlung 17 zu einer anderen wandern können, ergibt sich ein gleichförmiger Druck und Gasgehalt in allen Höhlungen 17. Andererseits hat sich gezeigt, daß beim Leitendwerden einer solchen Gaszelle die in ihr anwesenden ionisierten Gasteilchen nicht frei genug mit den Gasteilchen einer angrenzenden Zelle wandern können, um die Leitfähigkeit in dieser angrenzenden Zelle zu veranlassen. Daher können, obwohl kein gasdichter Abschluß zwischen benachbarten Zellen besteht, die in einer Zelle vorhandenen Gasionen eine eventuell zwischen den Zellen bestehende schmale Öffnung nicht in genügender Anzahl durchlaufen, um die Leitfähigkeit auf die anderen Zellen auszudehnen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronisches Speicherelement mit in Reihen und Spalten angeordneten Glimmentladungsstrecken und zwischengeschalteten Elektroden zur Spannungsentnahme, gekennzeichnet durch mehrere zwischen zwei Abdeckplatten (11, 12) aufeinandergeschichtete Isolierplatten (13 bis 15) mit einer Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordneten Bohrungen (17), wobei die einander zugeordneten Bohrungen in den verschiedenen Isolierplatten (13, 14, 15) miteinander fluchten, und durch zwischen den Isolierplatten eingelegte, als Elektroden dienende Leiter (18 bis 21), die sich an den Bohrungen (17) kreuzen.

2. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die zwischen zwei Isolierplatten (13 bis 15) eingelegten stabförmigen Leiter (18 bis 21) parallel angeordnet sind.

3. Speicherelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen zwei Isolierplatten (13 bis 15) eingelegten Leiter (16 α bis 16 c) teilweise die Bohrungen (17) mehrerer Reihen und Spalten kreuzen.

4. Speicherelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (16) als Gitter oder Flächenelektrode ausgebildet ist.

5. Speicherelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten (13 bis 15) aus Glas bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 900 281.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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