DE2042099C3 - Verfahren zum Speichern eines elektrischen Signals - Google Patents

Verfahren zum Speichern eines elektrischen Signals

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DE2042099C3
DE2042099C3 DE2042099A DE2042099A DE2042099C3 DE 2042099 C3 DE2042099 C3 DE 2042099C3 DE 2042099 A DE2042099 A DE 2042099A DE 2042099 A DE2042099 A DE 2042099A DE 2042099 C3 DE2042099 C3 DE 2042099C3
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Description

Zustand niedrigen Widerstandes überzuführen, besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Speicherelement zusätzlich einen Speicherzustand 15 ~
aufweist und daß m„n bei dem Verfahren zusätzlich
ein elektrisches Signal mit einem kritischen Str^m
dem Speicherelement im Zustand des niedrigen Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern
Widerstandes zuführt, um den Zustand niedrigen eines elektrischen Signals durch Verwendung eines
Widerstandes in den Speicherzustand überzufüh- ao Speicherelementes, welches im wesentlichen aus einem
ren, und man das Speicherelement im Speicher- Harz besteht, in dem feine leitende Partikeln dispergiert
zustand erwärmt, um den Speicherzustand in den sind, und welches einen Zustand hohen Widerslandes
ursprütfeichen Zustand hohen Widerstandes und einen Zustand niedrigen Widerstandes aufweist,
überzuführen. wobei man bei dem Verfahren ein elektrisches Signal
2. Verfahren zum Speichern eines elektrischen 35 mit einer kritischen Spannung dem Speicherelement signals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, im Zustand des hohen Widerstandes zuführt, um den daß das genannte Harz Chloratome enthält. Zustand linien Widerstandes in den Zustand niedrigen
3. Verfahren zum Speichern eines elektrischen Wider***·-';« überzuführen.
Signals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 447 806 ist
daß das genannte Harz 3romatome enthält. 30 ein Aufzeichnungsmaterial zur Aufzeichnung elek-
4. Verfahren zum Speichern eines elektrischen Irischer Signale bekannt, welches die Form eines geSignals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, schichteten Bandes hat und bei dem die Speicherschicht daß du durchschnittliche Größe der feinen leiten- feinzerteilte Partikeln enthält, die in ein Harzbindeden Partikeln 0,1 bis 10 Mikron beträgt. mittel eingebettet sind, und strahlungsempfindlich ist.
5. Verfahren zum Spt^hern eines elektrischen 35 Dabei ist nachteilig, daß das gespeicherte elektrische Signals nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, Signal nicht elektrisch ausgelesen werden kann,
daß die feinen leitenden Pai tikeln aus Silber, Eisen, Ein Element mit negativem Widerstand auf Kristall-Kupfer, Kohleruß oder üraphit bestehen. basis und ein mechanischer Schalter können auch als
6. Verfahren zum Speichern eines elektrischen Speicherelemente betrachtet werden, die einen Zustand Signals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 40 hohen Widerstandes und einen Zustand niedrigen daß der Abstand der feinen leitenden Partikeln Widerstandes aufweisen. Da'jei ist nachteilig, daß es Voneinander 500 bis 10 000 A beträgt. schwierig ist, Speicherelemente in der Form eines
7. Verfahren zum Speichern eines elektrischen Filmes oder einer Folie herzustellen. Weiterhin kann Signals nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, im Fall eines Elementes mit negativem Widerstand auf daß das genannte Harz im wesentlichen besteht aus 45 Kristallbasis der Zustand hohen Widerstandes in den
ϊ ,einem chlor- oder bromhaltigen Vinylpolymer, Z"stand. niedrigen Widerstandes übergeführt werden,
wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Po- indem ™ ekktnsch« Signal m,t einer kritischen Span-
Iyvinylbromid und Poly(p-Chlorostyren), nur'S dem Speicherelement im Zustand hohen Wider-
2.)chlorersetztes Polyolefin, wie chloriniertes Randes zugeführt ™rd. Dabei j*t nachte ^da.ßder Polyäthylen und chloriniertes Polypropyren, 5° Zustand niedrigen W.derstandes nicht beibehalten
3.)chloriniertes Dienpolymer, wie chlorinierver ^rden kann> wenn die 311S^ sPannunß entfernt
Epoxidharze. *«** %< vorliegenden Erfindung ist die Schaf-
v fung eines Verfahrens zum Speichern eines elek-
8. Verfahren zum Speichern eines elektrischen 55 trischen Signals in einem Speicherzustand, auch wenn
Signals nach den Ansprüchen 2 und 3. dadurch die angelegte Spannung entfernt wird, wobei das oe~
Gekennzeichnet, daß das genannte Harz im wesent- speicherte elektrische Signal elektrisch ausgelesen
liehen aus einer der nachstehend angeführten werden kann und der Speicherzustand in den ursprüng-
Substanzen besteht: Polyäthylen, Polystyren, Poly- liehen Zustand hohen Widerstandes zurückgeführt
(methylmethacrylat), Polyacetal, Polycarbonat, Po- 60 werden kann.
fyamid, Polyester, Phenolformaldehydharz, Epoxid- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Speiharz, Silikonharz, Alkydharz, Polyurethanharz, cherelement zusätzlich einen Speicherzustand auf-Polyimidesharz, Phenoxidharz, Polysulfidharz und weist und daß man bei dem Verfahren zusätzlich ein Polyphenylenoxidharz mit einem Gehalt an einer elektrisches Signal mit einem kritischen Strom dem einniedrigesMolekulargewichtaufweisendenChlor- 65 Speicherelement im Zustand des niedrigen Wider- oder Brom verbindung, wie chloriniertes Paraffin, Standes zuführt, um den Zustand niedrigen Widerchlorinierter Fettester, chlorinierter Fettalkohol, Standes in den Speicherzustand überzuführen, und chloriniertes Fettamin, chlorinäerte Amide, 1,2, man das Speicherelement im Speicherzustand erwärmt,
um den Speicherzustand in den ursprünglichen Zustand hohen Widerstandes überzuführen.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In der Zeichnung ist die
F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Speicherelements,
F i g. 2 eine Queischnittsansicht einer anderen Konstruktion eines für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Speicherelements,
F i g. 3 ein teilweise vergrößerter Querschnitt durch einen leitenden Körper, der fi:r Λζ· Verfahren der vorliegenden Erfindung venvio v,"H, und die
F i g. 4 eine beispiel·· ■'*> •ng-Strom-Kenn-
linie eines für da* VeK ., ·< rliegenden Erfindung verwendeten Spe.> ·*» \ ι· ·'
Nachstehend wird ζ ^rst das in der F i g. 1 dargestellte Speicherelement nach der Erfindung beschrieben. Das Speicherelement weist einen leitenden Körper 1 aus feinzerteilten und in einem Harz dispergierten leitenden Partikeln auf. An den entgegengesetzten Seiten des leitenden Körpers 1 sind zwei Elektroden 2 und 3 angebracht, an denen die fceioen Leiter 4 und 5 befestigt sind. Die in der F i g. 1 dargestellte Ausführung kann zu der in der F i g. 2 dargestellten Ausführung abgeändert werden, bei der an einer Seite des leitenden Körpers 1 die beiden Elektroden 6 und 7 angebracht sind. Das Speicherelement weist einen Zustand eines hohen Widerstandes, den Zustand eines niedrigen Widerstandes und eine neue Spannung-Strom-Charakteristik auf, die von der an ^ie beiden Leiter 4 und 5 angelegten Spannung abhängt, wie aus F ι g. 4 zu ersehen ist. Wird die an das sich im Zustand eines hohen Widerstandes befindliche Speicherelement angelegte Spannung auf einen ersten kritischen Wert 30 erhöht, so wird das Speicherelement aus dem Zustand des hohen Widerstandes in den Zustand des niedrigen Widerstandes 40 versetzt. Hiernach bewirkt eir ϊ Erhöhung der Spannung, daß durch den leitenden Körper ein fast linearer starker Strom fließt, und bei einem Ansteigen der Stromstärke bis zu einem kritischen Wert 50 wird das Speicherelement aus iiein Zustand des niedrigen Widerstandes in den Zustand 60 mit einer neuen Spannung-Strom-Charakteristik versetzt. Ein Absenken der Spannung bewirkt ein fast lineares Absinken der Stromstärke bis auf den Werf Null. Dieser Zustand mit der neuen Spannung-Strom-Charakteristik wird hiernach als »Speicherzustand« bezeichnet. Diese Spannung-Strom-Charakteristik de^ Speicherzustandes wird bei wiederholtem Erhöhen und Absenken der Span.iung aufrechterhalten und kann bei Fehlen einer angelegten Spannung lange Zeit aufrechterhalten werden. Der Speicherzustand kann rasch in Jen Zustand eines hohen Widerstandes umgewandelt werden durch Erhitzen des leitenden Körpers 1 auf eine über der Glasübergangstemperatur des Harzes 12 im leitenden Körper 1 liegende Temperatur. Die Glasübergangstemperatur des Harzes kann mittels einer diiatometorischen Analyse und einer Differentialthermalanalyse bestimmt werden.
Bei dem SpeicheHement kann der Übergang aus dem Zustand des hohen Widerstandes über den Zustand des niedrigen Widerstandes in dtn Speicher zustand wiederholt erfolgen.
Das Speiche "element kann mittels einer Kombination von Impulsen beiStigt werden. Wird dem sich im Zustand des hohen Widerstandes befindlichen Speicherelement ein d„ kritische Spannung 30 übersteigender Spannungsimpuls mit einer Breite zwischen 10 β und ΙΟ"4 Sekunden zugeführt, so wird das Speicherelement rasch in den Zustand des niedrigen Widerstandes versetzt. Wird andererseits dem sich im Zustand des niedrigen Widerstandes befindlichen Speicherelement ein die kritische Stromstärke 50 übersteigender Stromimpuls mit einer Breite zwischen 10~5 und 10~2 Sekunden zugeführt, so wird das .Speicherelement aus dem Zustand des niedrigen Widerstandes rasch in den Speicherzustand versetzt.
Das Harz 12 hat einen großen Einfluß auf die Übergangszeiten zwischen den einzelnen Zuständen des Speicherelemei tes. Das Harz 12 hat auch einen großen Einfluß auf die Stabilität bei der Wiederholung der Speichervorgänge. Kürzere Übergangszeiten und eine höhere Stabilität können erzielt werden, wenn das Harz 12 Chlor- oder Bromatome enthält. Die Eingliederung von Chlor- odrr Bromatomen kann durch Verwendung eines normalen organischen Harzes und einer Chlor- oder Broriverbindung in Form eines Gemisches erfolgen oder r.iir- 's einer Chlor- oder Brom-Har7-Verbindung.
Es werden vorzugsweise Gemische verwendet, die enthalten Polyäthylen, Polystaren, Poly(methylmethacrylat), Polyacetal, Polycarbonat, Polyamid, Polyester, Phenol-formaidehyd-Harz, Epoxidharz Silikonharz, Alkydharz. Polyurethanharz, Poiyimiüesharz, Phenoxidharz. Polysulfidharz und Polyphenylenoxidharz mit einem Gebalt an Chlor- oder Bromverbindüngen mit einem niedrigen Molekulargewicht, wie chloriertes Paraffin, chlorinierter Fettester, chlorinierter Fettalkohol, chloriniertes Fettamin, chlorinierte Amide, 1,2,3 - tribromopropan, 1,2-DibromochIoropropan, 1,2,3,4 - tetrabrombutan, 1,2 - Dibromo -1,1,2,2 - tetrachloräthan, Tris-(2-chloroäthyI)-phosphit und Perchloropentacyclodecan.
Im Harz werden vorzugsweise folgende Verbindungen verwendet:
1.) chlor- oder bromhaltige Vinylpolymere, wie PoIyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylbromid und Poly-(p-chlorostyren),
2.)ChIorersatz-PoIyolefine wie chloriniertes Polyäthylen und chloriniertes Polypropyren,
3.)chloriniertes Dienpolymer wie chlorinierter Naturgummi,
4.) chlor- oder bromhaltige Epoxidharze.
Von diesen verschiedenen Harzen führt chlorinierter Naturgummi zu den besten Ergebnissen.
Die durchschnittliche Größe der Partikeln beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Mikron und besser noch 0,2 bis 1 Mikron. Bei einer Größe der Partikeln von weniger als 0,1 Mikron werden die kritische Spannung und dei kritische Strom mit Apt WipH<»rhnliin»Hpr 7nstandsübergänge unstabil. Beträgt andererseits die durchschnittliche Partikelgröße mehr als 10 Mikron, so weichen die Werte der kritischen Spannung und des kritischen Stromes von den Sollwerten weitgehend ab. Die durchschnittliche Partikclgröße kann bestimmt werden durch eine Sedimentationsanalyse und durch Elektronenmikroskopie.
Die Partikeln 11 bestehen vorzugsweise aus Silber, Eisen, Kupfer, Kohleruö und Graphit, wobei Silberpartikeln cli? besten Ergebnisse ergeben.
Nach der F i g. 3 ruhen die leitenden Part^Mn im Harz 12 dispergiert und voneinaader getrennt. Der Abstand der einzelnen leitenden Partikeln voneinander hat einen wesentlichen Finlluß auf die Umschal·.-
wirkung. Die miteinander in Berührung stehenden leitenden Partikeln 11 sind an der Umschaltwirkung nicht beteiligt. Bei größeren Abständen erhält der leitende Körper 1 einen höheren elektrischen Widerstand, so daß die erste kritische Spannung höher wird. Eine Betrachtung durch das Elektronenmikroskop läßt erkennen, daß für die Umschaltwirkung ein Abstand von 500 bis 10 000 A geeignet ist. Dieser Abstand hängt von der durchschnittlichen Partikelgröße ab sowie von dem Volumprozentsatz der leitenden Partikeln in bezug auf das Harz und von der Verteilung der leitenden Partikeln im März. Der Volumprozentsatz der leitenden Partikeln wird bestimmt von der spezifischen Schwere der lebenden Partikeln und des Harzes und von der durchschnittlichen Partikelgröße. Werden im Harz Silberpartikeln mit einer durchschnittlichen Größe von 0,5 Mikron dispergiert, so beträgt der Volumprozentsatz der Silberpartikeln 20 bis 10% und der des Harzes 80 bis 90%. Wird im Harz Köhler-iß mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,25 Mikron dispergiert, so beträgt der Volumprozentsatz des Kohlerußes 6 bis 25% und der des Harzes 94 bis 75%.
Ein leitender Körper!, der für das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Eine gegebene Menge eines geeigneten Harzes wird in einem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst. Die Menge des Lösungsmittels wird so bemessen, daß die fertige Lösung eine Viskosität von ungefähr 10 Poise aufweist. Der Lösung werden die leitenden Partikeln in einer gegebenen Menge zugesetzt. Die Menge der leitenden Partikeln muß einen bestimmten Volumprozentsatz des Harzes betragen. Das Gemisch wird z. B. in einer Kugelmühle zu einer homogenen Paste verarbeitet, die die leitenden Partikeln in der Lösung dispergiert enthält. Die homogene Paste wird auf eine als Elektrode wirkende geeignete Unterlage aufgetragen und zum Verdampfen des Lösungsmittels erhitzt. Die ausgehartete Paste wird an einer Seite mit einer weiteren Elektrode z. B. durch einen Metallniederschlag im Vakuum oder durch Auftragen einer leitenden Farbe versehen.
Zum Herstellen des leitenden Körpers kann auch die homogene Paste zum Verdampfen des Lösungsmittels erhitzt werden. Die erhitzte Paste besteht aus einem homogenen Gemisch aus den leitenden Partikeln und einem Harz. Das homogene Gemisch wird zu einer Folie verarbeitet oder zu einer dünnen Platte, die an den entgegengesetzten Seiten nach einem geeigneten Verfahren z. B. durch einen Metallniederschlag oder durch Auftragen eines leitenden Farbstoffes mit Elektroden versehen wird-
Beispiel 1
Ein Gewichtsteil chlorinierter Naturgummi mit einem Gehalt von 60 Gewichtsprozent Chlor wird in 10 Gewichtsteiien Ortho-dkhlorbenzeu aufgelöst In der Lösung wird Silberpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 Mikron gleichmäßig verteilt, wobei eine homogene Paste hergestellt wird. Die Gewichtsprozentsätze des Siiberpu5vers und des chlorierten Maturgucnmis wurden mit 30,-bis 80% bzw. 70 bis 30% bemessen Die homogene Paste wurde auf eine Aluminiumunierlage aufgetragen und 1 Stunde lang auf 1700C erhitzt. Durch Niederschlagen im
Vakuum wurde die erhitzte Paste mit zwei AIuminiumelcktrodcn versehen, wie ^in der Fig.2 dargestellt. Der leitende Körper 1'Wies eine Dicke von 0,15 mm und eine Breite von 5 mm auf. Der Abstand der beiden Elektroden von einander betrug 02 mm.
Unter Verwendung eines herkömmlichen leitenden Klebstoffes wurden zwei Leiter ,-nit den beiden Elektroden verbunden.
Wird ein Silberpulver in einer Menge vcn mehr als 58 Gewichtsprozent verwendet, so wird ein herkömm-
ao licher leitender Körpe* mit nur einem geringen Widerstand erzeugt, währer.d bei einem Anteil des Silbers von weniger als 43 Gewichtsprozent ein isolierender Körper mit einem hohen elektrischen Widerstand erzeugt wird, gleich dem des chlorinierten Naturgummis.
a$ Beträgt die Menge des Silberpulvers 43 bis 58 Gewichtsprozent, so wird ein Speicherelement nach der Erfindung erzeugt. In der nachstehenden Tabelle 1 sind die elektrischen Eigenschaften der Spticherel'-nente angeführt:
Tabelle 1
Kritische Kritischer Elektrischer
Silberpulver Spannung Strom Widerstand
im Speicher
Gewichts in Volt in mA zustand
prozent 120 0,5 in Ohm
43 20 1 1 r«
50 5 2 5-104
55 0,02 0,5 1-10»
58 2-102
Im Zustand des hohen Widerstandes weisen diese Speicherelemente einen elektrischen Widerstand von
« mehr als 10» Ohm auf. Bei Fehlen einer angelegten Spannung verbleiben diese Speicherelemente bei Raumtemperatur mehr ab einige Stunden im Speicherzustand. Der Speicherzustand wird innerhalb einer Minute in den Zustand des hohen Widerstandes umgewandelt durch Erhitzen des Efemsn*-» auf 1200C über der Glasübergangstempsratur von 115° C des bei diesem Beispiel verwendeten chlorinierten Naturgüinmis. ν
Beispiel 2
Als leitende Partikeln wurden die in der nachstehenden Tatelle2 angeführten Materialien verwendet:
Tabelle 2
I Komeruii
Eisen
j Kupfer
Durchschnittliche Partikelgröße in Mikron .
Gewicht in Prozent
Kritische Spannung Volt
Kritischer Strom Milliampere
Elektrischer Widerstand
im Zustand des hohen Widerstandes
Speicherzustand
0,5
55
5
2
2 -10"
1-103
0,25
9,1
3
0,1
1 -10"
5-191
65
8
0,5
5 5-104
" 5
.60
5-10™
1-105
■rie >■ W
Speicherelemente aus diesen Materialien werden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Die Tabelle 2 zeigt dk elektrischen Eigenschaften dieser Speicherelemente.
Beispiel 3
Als leitende Partikeln wurde Silberpulver mit eine' durchschnittlichen Partikelgröße von 0,2; 0,5; 1 und Mikron verwendet. Die Gewichtsprozente des Silberpulvers sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengestellt:
Tabelle 3
Durchschnittliche Partikelgröfle in Mikron
Gewicht in Prozent
Kritische Spannung VoJt
Kritischer Strom Milliampere
Elektrischer Widerstand
im Zustand des hohen Widerstandes
Speicherzustand
0,2
40
3
1,5
1010
103
50
20
2-
5·
1010 10'
65
25
0,4
10·°
to5
10
93
40
0,5
1 · 1010 1 · JO5
Beispiel 4
Die dieses Silberpulver enthaltenden Speicher- 20 Silberpulver mit einer durchschnittlichen Partikelelemenle wurden in der im Beispiel 1 beschriebenen größe von 0,5 Mikron wurden in den in der Tabelle 4 Weise hergestellt und wiesen die in der Tabelle 3 an- angeführten verschiedenen Harzen dispergiert. Der gefühlten elektrischen Eigenschaften auf. gewichtsmäßige Anteil des Silberpulvers und des
Harzes betrug 50%.
Tabelle 4 Harz Kritische Kritischer Elektrischer Widerstand Speicher
Spannung Strom Zustand zustand
des hohen Uhtn
Polyvinylidenchlorid Volt mA Widerstandes 1,5 · 10'
Chloriniertes Polyäthylen (Chlorgehalt 40%) 15 2 Ohm 2-1O1
Polystyren 75 Gewichtsprozent chloriniertes Paraffin 25 3 '. · 1010
f1«*14 CL,i 25 Gewichtsprozent 5 - 1010 1,5· IO1
Polystyren 90 Gewichtsprozent Methylester des Penta- 18 2
chlorostearicacid 10 Gewichtsprozent 1 -1010 8-103
Polymethylmethacrylat 80 Gewichtsprozent 10 1,5 5-10*
l^-Bromo-l,l,2,2-tetrachloräthan 7 0,5 1-10»
20 Gewichtsprozent 5-10"
Die verschiedenen Speicherelemente wurden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Die Tabelle 4 zeigt die elektrischen Eigenschaften der fertigen Speicherelemente.
Hierzu !BlattZeichnungen
409 681/17/5

Claims (1)

... 3-Tribromopropan, 1,2-Dibromochloropropan, 1,2, Patentansprüche: 3,4-Tetrabromobutan, l,2-Dibromo-l,:UU-Tetra-
1. Verfahren zum Speichern eines elektrischen cnloroäthan, Tris(2-Chloroäthyl)phosphit und PerSignals durch Verwendungeines Speicherelementes, chloropentaeyclodecan.
welches im wesentlichen aus einem Harz besteht, 5 9. Verfahren zum Speichern eines elektrischen
in dem feine leitende Partikeln dispergiert sind, und Signals nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
welches einen Zustand hohen Widerstandes und daß die feinen leitenden Partikeln aus Silberpulver
einen Zustand niedrigen Widerstandes aufweist, mit einer durchschnittlichen Partikelgroße von 0,2
wobei man bei dem Verfahren ein elektrisches bis 1 Mikron bestehen.
Signal mit einer kritischen Spannung dem Speicher- ic 10. Verfahren zum Speichern eines elektrischen
element im Zustand des hohen Widerstandes zu- Signals nach Anspruch 7, dadurdv gekennzeichnet,
führt, um den Zustand hohen Widerstandes in den daß das genannte Harz aus chloriertem Naturgummi
DE2042099A 1969-08-21 1970-08-19 Verfahren zum Speichern eines elektrischen Signals Expired DE2042099C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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JP44066982A JPS492950B1 (de) 1969-08-21 1969-08-21

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Publication Number Publication Date
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