DE1449311A1 - Ablesevorrichtung,die auf der Anwendung des Halleffekts beruht - Google Patents

Description

AbleseTOrrichtung, die auf der Anwendung des Halleffelcte beruht

Die ürflndang bezieht sich auf Signalablesevorrichtungen, insbesondere auf Y/ieiergabavorrichtungpn, die auf der Anwen dun.2 des ilalleffehts beruhen und fmr Ablesung einea magnetisch y.ufijenoiiiGnen Signals dienen₀

e Wandler oder Köpfe aus einem magnetischen "

ijatürial wie ?orms.lloy oder Ferrit werden dazu verwendet, · αίΐ 2i>ie Si^*n--.liaformation ab2;nfühlen, die durch. Magneti- * sierung eines magnetischen Bandss aufgezeichnet wurde» Bei ■leu "■ji'.-i.nntaii Äiajnefiopf-an hängt jedoch die Auflösung des ...iviur^-absaijnfAlg von der Eelativ^escawiu-liskeit des Bandes

zu ism Xoj,'f -ib ruid -vird daher von änderungen der Bandge-

boeinflußt.Außerdem beeinflußt die Breite und üOr.'i; des nicht Γύ-,^ηοtischen iäpaltos im Wandler, der zur Abt.-stu-i^· ler JJ¹IuS- öler MwgnatisierungsKndarung dient, die ",•'■■xlifcrrb J.es "Jisdergabysi^nals. üfandler mit derartigen Spal- ί-iVi r.LrA ■"sl-.tiv teu'ir La der Herstellung. Außerdem ist der äpnlt _Äl.-niitzun^an .-i.u3-wesetzt und erleidet dadurch gewisse

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Fließt ein Strom I durch einen Leiter und wird dieser Leiter senkrecht von einem Magnetfeld H durchsetzt₉ dann werden die den Strom erzeugenden, sich "bewegenden Ladungsträger abgelenkt, as tritt ein elektrisches Potentialgefalle V zwischen den "beiden Seiten des Lei«= -.

ters auf« Die Entstehung dieses senkrecht zu dem Magnetfeld und der Stromrichtung verlaufenden elektrischen Feldes wird EaI!effekt genannt. Es ist. bekannt, daß bei - gewissen -Materialien,- wie Indium-Ärsenid oder Indium« Anti-ffionid der Halleffekt beträchtlich größer ist .als bei Metallen» Sie" können daher als. Wandler oder Eöpfe zur Messung der Magnetisierungs-vaf zeichnungen auf einem ■-.-magnetischen Medium oder Band herangezogen .verden»

Ein Halleffektkopf (im .weiteren kurz als Hallkopf be-. zeichnet) hat gewisseEigenschaften _? die ihn besonders geeignet für die. Y/ie&ergabe einer auf einem Magnetband aufgespeicherten Information machen» Eallköpfe erfordern -: weniger Haum als die üblichen iiagne'tköpfe, da'sie- aus

sehr dünnen Plättchen bestehen und keine Kopplungs-. siralen benötigen. Ein Hallkopf.spricht-auf äignalfreq_uenzen an, die innerhalb eines Frequenzbereiches liegen, : der sich von sehr niedrigem Frequenzen, die sieh der I- Frequenz Null nähern, bis zu 2ilomegahertz erstreckt, Ferner sprechen die Hallköpfe auf den magnetischen Fluß an und können daher das magnetische Feld des bespielten

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Bandes dbfühlen im Gegensatz zu den Magnetköpfen, die die Geschwindigkeit der Flußänderung eines beispielten Bandes anzeigen, wobei das Band !bei bestimmten gesteuerten Geschwindigkeiten relativ zu dem Magnetkopf bewegt werden muß_f wenn eine gute JPrequenzwiedergabe erreicht werden sol], Da die für den Halleffekt geeigneten Materialien nicht magnetisch sind, wird durch die liallköpfe das M-i<metfeld des Bandes nicht beeinflußt; es ist demnach eine jute Auflösung der abgefühlten und wiedergegebenen Signale möglich.

Die Jalleffektvo?,.*richtungen weisen zwei steuerbare Parameter auf» 1c Die Stärke des Lls.gnetfeldes H und 2. die Größe des ."Stromes I» Da die AuBgangswpannung V der HßlleffektanOrdnung ijroportional dem Produkt aua dem Strom I un! dom '.,.· jnetfeld Ii ist» gilt bei konstantem I| d-.ß 3ie iuis^ar.^s spannung I* prop ort ion-, I H ist, also kann der H:-11 kopf eine Spannung liefern, die einem m:-jnetioch aufgebeicherten Signal entspricht, wenn er den mignstή schau Fluß eines bespielten Bandes abführt, us ist daher ffün-sehenswertι ein^n x-allkopf in der ¥iederiohtunj "ür ^'.„rwtvsrandlor zu verwenden»

u_-lj-.?h r.o'r.;!! rl j benennten Kiillk"»pfe gewisse Schwierigk";.iten, Ii 11' "■·■>?e :ηΠ;;αβι: nüiulioh "v.is ostrein dünnen S-:'i!ohi b-j-'siien, uu auf Si^nnle Inxrser -»ellenlange

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anzusprechen und eine gute Auflösung zu liefern. Derart extrem dünne Filme sind jedoch nicht stabil und schwer herzustellen Außerdem sind so extrem dünne Filme, die nach bisher bekannten Verfahren hergestellt werden, polykristallin, so daß die Beweglichkeit der freien Elektronen oder Ladungsträger, die den Strom erzeugen, sehr klein ist. Es ist daher auch das Ausgangssignal am Hallkopf relativ schwach, da die Energieübertragung der Heilvorrichtung proportional dem Quadrat der Beweglichkeit der Ladungsträger ist. Unter der Beyreglichkeit versteht man das Verhältnis der Geschwindigkeit der Ladungsträger in einem Festkörper zu der Intensität des von ihnen erzeugten elektrischen Feldes. Die bekannten Halleifektwiedergabeköpfe sind daher entf weder relativ dick, um ein ausreichendes Ausgangssignal zu liefern unter Verzicht auf eine entsprechende Band-* breite oder sie sind sehr dünn und konstruktiv anfällig sowohl in der Herstellung als auch im Gebrauch und weisen dazu noch eine geringe Elektronenbeweglichkeit auf, was ein schwaches Ausgangssignal bedingt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ablesung von Signalen unter-Anv/endung des Halleffekts. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hallkopf aus einem dünnen Film mit hoher Elektronenbeweglichkeit herzustellen und

daduroh verbesserte Ausgangssignale und eine verbesserte Auflösung "bei der Ablesung einee mit· einer Aufzeichnung versehenen magnetischen Mediums zu erhalten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Ablese-· vorrichtung für die Wiedergabe magnetisch aufgezeichneter Signale auf einem magnetischen Medium oder Band eine Halleffektvorrichtung» die aus einer Platte aus einem halbleitenden Sinter i3tall besteht mit einem P-Iyp-Plättchen mit hohem spezifischen Widerstand und geringer Beweglichkeit. Eine sehr dünne Schicht aus einem IT-Typ-Material mit hoher Beweglichkeit ist auf die Hauptoberfläche des P-Typ-Plättchens aufgebracht ^v und bedeckt dieee vollständig. Das magnetische Speichermedium li'uft längs der einen Seite des Plättchens, während an 3woi s.ndare senkrecht dazu verlaufenden Seitenflächen des Plättchans eine Stromquelle angelegt wird. Biese Saiten verlaufen .auch senkrecht au der Haupt ob er fläche des P-'i'yp-Plättchens und entiialia^ahsr sowohl Material vo.a i'-ϊ/-' -"⁴I³ L'-uch vom li-i'yp.

Ju_'ch das Zusammenwirken des ^n^elegten Stromes mit dem sieh, vöi'ändürndun mtgnetischen Fluß des Mediums entsteht ein elektrisches Potential, das dem magnetisch aufgesrioicherten Signnl entspricht, dieses Potetitial kann von sin3ία oijiial-Ableaekreis angeseilt- werden, z.B. einem

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Voltmeter oder einem anderen Spanmm|g4erät und das über Qhmsche Kontakte an eine der Eauptoberflachen des Plättchens angeschlossen sein kann. Eg können also ■ magnetisch aufgezeichnete Signale innerhalb eines weiten Bandbereiohs mit Hilfe eines einfachen Halleffektkopfes abgelesen werden, bei dem auf der einen Oberfläche eines P-Typ-Plättohens eine N-Typ-Schicht aufgebracht ist.

Einzelheiten der 3rfindung ergebenpich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figur,, Der Eallkopf'10 enthält ein Plättchen 12 aus P-Typ- Material, dessen eine Oberfläche von H-Typ-Material I4 vollständig bedeckt ist. Der.Hallkopf 10 nach der vorliegenden Erfindung kann aus einem Plättchen aus B-Typ-Indium-Arsenid bestehen, das mit Selen oder Tellur oder einem Material der Elemente a.\X3 der 71a Gruppe des Periodischen Systems gedoppt ist, damit eine Schicht I4 '< vom ΪΓ-Typ gebildet wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Doppiermatei'ial bei einer Temperatur

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von ungefähr 350 C verdampft wird, so-daß es in gasförmigem Zustand auf einer Oberfläche vom P-Typ verteilt viird. Mach ungefähr 20 ilinuten kann die Temperatur auf 500 G gesteigert v;erden, um eine. Wanderung der Atome des Doppiermaterials in das Plättchen 12 zu be?/irken. und die\dadurch Konzentration des gasförmigen Materials

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an der P-Typ-Platte 12 zu verkleinern. Bas Ergebnis ist, daß das P-Typ-Plättchen. 12 mit einer Dicke zwischen 0,001 cia und zu 0,01 cm und einer Schickt 14 vom Η-Typ mit einer Dicke von ungefähr i/20 derjenigen des P-Typ-Plättchens 12 eine waffelartige Struktur aufweist. Dies kann durch Anwendimg von Verfahren, die als "Doppeldiffusion" oder Vorablar^rung mit "Eindiffusion", QTDerfläehenwachstum, Fließ zonenverfahren oder Czochralskxverfahren/bekannt sind oder aus einer J.ü>m"bin;;tion aus diesen Verfahren erreicht werden. Dor Aufbau kann durch die Verwendung einer nicht magnetischen Trägerschicht (nicht dargestellt) verstärkt werden, die a\xs einem Acetat, l'iylar oder Glas "bestehen kann.

Janach werden "bsi TJragebunjstamperatur Ohm¹ sehe Kontakte 16 auf ilen "beiden Seiteiy aes fipllkopfs 10 aufgelötet, rufpl; t + iert. oaur sonstwie an^ebr^cht vn<X mit elektrische;; ^,ufi'.rungen 13 verlmnilen, \im den Strom I e.v.s •ler iüno^'ieiTuelle 2v anlegen zv. können» Swei OLmAsche .vontf.kte 2Ί r.iri --.uf einer -•■in-lere-n üherflücbe des Äufl>aus IL :.·--chracht und mit Leitungen 24 verbunden, um ■'. .n JL".^;janj.-::3i~nal mit Hilfe eines Voltmeters 26, das \.,lt ülii3" Jals^tu^igswidersiand 2S in Heihe geschaltet it, Ui.-3OC. ;;u können« Die "beiden Leitungen 24 liegen ■■•-■f (i'n-.¹ ^ei¹.: L^otentiallinie, so daß das Ausgangs-

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spannungssignal nioht gefälscht wird. Der Hallaufbau 10 kann dann in Epoxyharz eingegossen werden (nicht dargestellt), so daß nur die Zuführungen 18 und 24 für den Anschluß mit der außen "befindlichen Stromquelle und dem SpannungB*meßgerät herausragen. ■

wird / Ein bespieltes magnetisches Medium Oder Band JO'bewegt längs einer Seitenfläche 32 des Aufbaus 10, und aus der Stromquelle 20 wird der Strom' durch den Hallkopf 10 geschiokt. Es kann Gleichstrom oder Wechselstrom angelegt werden, er soll aber vorzugsweise eine konstante Amplitude haben» Ist das an den Hallkopf angelegte magnetische "Feld ein Wechsel-—-~**:feId, dann ist es zweckmäßig, die Leitungen 24 in einer Ebene parallel zu den Strom-,linien zu führen, um eine Fälschung durch induzierte Spannungen zu vermeiden. Ba sich das auf dem Band JO-aufgenommene Signal verändert, -ändert sich auch der magnetische Fluß in dem Hallkopf und verursacht dazu eine proportionale Minderung des Spannungssignals, das auf bekannte Weise angezeigt wird.

Der erfindungsgemäße Hallkopf kann jedoch auch die Magnetisierung eines auf dem Band 30 aufgenommenen Signals abtasten, wenn das Band ruhig am Hallkopf anliegt» Diese Eigenschaft ist bei Systemen vorteilhaft, bei

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denen die fehler aufgenommener Signale angezeigt warden .sollen und eine Wiederaufnahme eines genauen Signals an der gleichen Bandstelle, die gerade geprüft ■wird» notwendig ist. Die Auffindung und Bezeichnung einer solchen Stelle kann leicht vorgenommen werden, wenn das Band ruht. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden 3rfindung besteht darin, daß nur eine sehr geringe Spannung an dem P-Typ-JPlättchen mit hohem spezifischen V/i der s band und geringer Leitfähigkeit entsteht, das nicht als ein Detektor wirkt, deshalb wird eine "Veri^vrö:,;orung des Stromvreges, der durch den Hallkopf 10 gegeben ist verhindert. 2in weiterer Torteil des erf in lunß-sgemäßen Hallkopfes besteht dtrin, daß kein Yorbinlun^ssteg zwischen den Ϊϊ-Typ- und den P-Iyp-Bereiche«. notwendig 1st. Von besonderem Interesse ist die iats-'jhe, da3 Breitbandsignale kurzer i/ellenlänge in dem *.fillkoi>f verarbeitet werden können» Der verbesserte il? l'iuiTektkopf besteht aus einem i-'i'yp-il·'". stehen mit Jirur xf-IyP-Schioht auf einsr Oberfläche dieses BlättuU-jiis. nie il-Iyp-Schiohfc- liefert oine hohe Elektronen-1'·,· -jTiehki.it un-.l urhöhte 3mpfindlichkait, vjodurch ein ••'j-'l-.-•■,!i't'iü _Au3_-.nr;u signal erhalten wird. Das P-Cyp- ... '..· ■!·..! !v.t 'jinon rel-'.tiv hohen spezifischen widerstand -', ' jine ^jrin^e Beweglichkeit und v^x'hinlert eine 7erj.'/öS "fiii^j ds-.3 olektrischen iiraisas. Die vorliegende

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Erfindung ist nicht-auf die genannten"Materialien| Abmessungen oder andere genannte Parameter beschränkt. Beispielsweise kann das "P^l'yP-PlättöbsjjgrUS Indium-Antimonid oder anderen Halbleitermaterialien ^bildet sein, ' die gedoppt werden können,"um eine P-Typ-Schicht auszubilden. Außerdem kann die Diffusion des Doppiermaterials zur Bildung des lI-Iyp-Bereio-hs aiißli auf andere Weise"erreicht.werden.■ ' .

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-BAD OBIGINAL

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Halleffektkopf aur Wiedergabe eines Informationssignals, dadurch, gekennzeichnet_f daß ein träger (12) aus halbleitendera Material vom P-!Typ auf einer Oberfläche mit einer dünnen Schicht (I4) aus einem Material vom H-Typ versehen ist.

   Hcilluffektkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) in Form eines Plättchens ausjeV.ldet ist und tue einem P-Typ-IIuierial besteht, dessen spezifischer Tfiderstand relativ hoch ist und daß die auf diesem Plättchen (12) befindliche Schicht (-1¹) im Vergleich zu der Dicke des Plättchens dünn ist,vorzugsweise 1/2w -Izv Dicke des Plättchens, und eine hohe Slektronenbe.·.-jlichkei'; · .rf\:eist«

   .„filVj·"'."oktkopf n.Hch -jinsm djr vorher;:ehsMdan Ansprüche, d--'iurch ^el;:u!i::vjioimät, daß -.las j.^:>-Typ-l£aterit.l vDrzuss- »voise us Indiuniiirsenid oder Indiumantimonid besteht und Iij Jj^:icht {14) aus !T-Ty^-Matorial durch Di"fusion eines

   und/o13r VIb
   Jlenentes dar 7xa/jruppe des P.riodisnhen Systemsj vorzujs- «vjI. 3 J'3len olor Tellur, cetildet ist.

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   BAD ORIGINAL

   4. Halle£fektkopf nach einea der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet ι daß an dem Plättchen,(12) Vorriehtungett (16, 18, 20) aur "Zuführung des elektrischen Stroiaes und Vorrichtungen (22| 24» 26, 28) zum Spannungs abgriff angebraoht sind.

   5. Halleffektkopf naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenneeichnet, daß die Stroiazuführungen "(.16'). an einander eegenuberliegenden Seitenflächen des Plättchens (12) angebracht elnd und die Vorrichtungen (22) zum Spannungeabgriff an einer zu diesen Sextenflächen eenkrecht verlaufenden Seitenflache angeordnet sind»

   6. Halleffektkopf naoh einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Strom konstant 1st und daß dir Vorrichtungen (iß) but Zuführung des elektrischen Strome« und au» Abgriff der das geipeiöherte Signal repräBentierenden Spannung einen koneten· ten Ohm'Bohen Wideretand haben.

   7· Halleffektkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenniieichnett 4a0 der augeführte Strom ein Wechseletron konstanter Amplitude ist.

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