DE2547106C3 - Dielektrisches Festkörper-Bauelement zum Speichern in Matrixform - Google Patents
Dielektrisches Festkörper-Bauelement zum Speichern in MatrixformInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein dielektrisches Festkörper-Bauelement der im Oberbegriff des Patentanspruchs
angegebenen Gattung, wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 45 755 bekannt ist
Bei diesem Bauelement verläuft das zwischen den einander kreuzenden Elektroden bestehende Feld im
wesentlichen parallel zur Oberfläche der dielektrischen Scheibe. Die Dicke der Scheibe wird also nicht effektiv
genutzt Werden andererseits, wie bei dem bekannten Bauelement vorgesehen, beide Oberflächen der dielektrischen
Scheibe mit Elektroden-Matrizen bestückt, so besteht die Gefahr, daß die von beiden Oberflächen aus
in der Scheibe erzeugten elektrischen Felder einander stören.
Bei dem bekannten Festkörper-Bauelement ist ferner diejenige Fläche, die zur Ausbildung von elektrischen
Feldern im Oberflächenbereich der dielektrischen Scheibe zur Verfügung steht, im Vergleich zur
Gesamtfläche klein, da ein erheblicher Anteil der Gesamtfläche von den Elektroden selbst sowie von den
Isolierschichten, die die einander kreuzenden Elektroden gegeneinander isolieren, eingenommen wird. Um
Kurzschlüsse zwischen den Elektroden aufgrund gewisser, bei der Fertigung unvermeidbarer Fehlausrichtungen
mit Sicherheit zu vermeiden, müssen die Isolierschichten in ihrer Fläche größer sein als die Elektroden.
Daraus ergibt sich, daß bei der bekannten Anordnung die dielektrische Scheibe auch in ihrer Fläche nicht
effektiv ausgenutzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dielektrisches Festkörper-Bauelement zum Speichern in
Matrixform der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das Volumen der dielektrischen Scheibe zur
Speicherung effektiver ausgenutzt wird und trotzdem sämtliche mit externen Anschlüssen zu versehende
Elektroden auf derselben Fläche der Scheibe angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs angegeben.
Danach besteht zwischen einer Kreuzungsstelle und der gegenüberliegenden getrennten Elektrode eine
erste Kapazität sowie zwischen dieser getrennten Elektrode und dem an die Kreuzungsstelle anschließenden
Bereich eine zweite Kapazität in Reihe mit der ersten Kapazität, so daß das elektrische Feld die
dielektrische Scheibe zweimal vollsetzt Auf diese Weise iäßt sich praktisch das gesamte Volumen der Scheibe
unter den Elektroden ausnutzen, die ihrerseits ohne allzu große Zwischenräume nebeneinander angeordnet
werden können. Daraus ergibt sich eine wesentlich höhere Speicherdichte.
ίο Da ferner nur die wie bei dem bekannten Bauelement
auf der gleichen Oberfläche der dielektrischen Scheibe angeordneten Zeilen- und Spaltenelektroden extern
anzuschließen sind, steht die die getrennten, aber extern nicht anzuschließenden Elektroden tragende andere
Oberfläche zur Stützung und Halterung der dielektrischen Scheibe zur Verfügung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert In den
Zeichnungen zeigen
Fig. la, Ib und Ic in Vorderseitendrauf sieht, im
Längsschnitt und in Rückseitendraufsicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
F i g. 2a und 2b im Längsschnitt und in Vorderseitendraufsicht das Ausführungsbeispiel der Erfindung in
vergrößerter Darstellung; und
F i g. 3a und 3b Äquivalentschaltbilder für eine Matrix bzw. eine Kreuzungsstelle dieser Matrix.
Auf die Vorderseite einer Scheibe 1 aus dem ferroelektrischen keramischen Werkstoff PLZT werden
30 Zeilenelektroden und 30 Spaltenelektroden aufgebracht (F i g. 1 a, 1 b und 1 c). Parallel zu der 30 mm langen
Kante der Scheibe werden dünne streifenförmige Schichten fester Lösungen von Indiumoxid und
Zinn(lV)-oxid im Molverhältnis von 91 :9 durch Kathodenzerstäubung aufgebracht Diese Dünnschichtstreifenelektroden
2 sind jeweils 500 μπι breit, haben einen Abstand von 1200 μπι voneinander und sind
29 mm lang. Senkrecht zu dieser Elektrodenschar werden in gleicher Weise Dünnschichtstreifenelektro-
*° den 3 aufgebracht, die je 600 μπι breit sind, einen
Abstand von 900 μπι voneinander haben und 39 mm lang sind. Auf diese Weise sind auf ein und derselben
Oberfläche der Scheibe Zeilenelektroden und Spaltenelektroden aufgebracht. Die beiden Elektrodenscharen
t5 sind durch SiO2-Schichten 4 (F i g. 3a und 3b) elektrisch
gegeneinander isoliert. Die äußeren Endpunkte der Dünnschichtelektroden sind mit Cr-Au-Schichten 11'
und 12' nach dem Aufdampfverfahrer, beschichtet. An den so hergestellten Elektroden sind Anschlußdrähte 11
und 12 aus Gold befestigt.
Auf die Rückseite der PLZT-Scheibe 1 werden dann voneinander getrennte rechteckige durchsichtige
Ιη2θ3—SnO2-Elektroden 5 aufgebracht, die je eine
Kantenlänge von 800 μπι χ 1000 μπι haben. Diese
voneinander getrennten Elektroden sind auf der Rückseite der Scheibe in der Weise angebracht, daß sie
Flächen bedecken, die auf der Vorderseite der Scheibe der Kreuzungsstelle der Zeilen- und Spaltenelektroden
und ihrer näheren Umgebung entsprechen. Die so hergestellte Struktur wird dann am Trägerrahmen
gehaltert, wobei das fertige dielektrische Matrixbauelement erhalten wird.
In der F i g. 3a ist ein Äquivalentschaltbild für eine in dieser Weise hergestellte 5x6 bit-Matrix gezeigt, die
je Kreuzungsstelle ein Paar in Reihe geschalteter Elemente aufweist.
In der F i g. 3b ist eine Kreuzungsstelle zwischen einer bestimmten Spaltenelektrode 2 und einer bestimmten
Zeilenelektrode 3 dargestellt Die ferroelektrischen kapazitiven Elemente Cl und C2 sind durch den
Elektroden 5 entsprechende Leitungen miteinander verbunden. Da die Elektroden an den Stellen Ci und
C2 gleiche Fläche besitzen, kann für die in Fig.2a gezeigte spontane Polarisation 20 und 20' die durch
Pfeile angedeutete antiparallele Ausrichtung vollständig bewirkt werden. Die Elektroden 2 und 5 bilden einen
Kondensator Cl, während die Elektroden 3 und 5 einen Kondensator C2 bilden. Die gemeinsame Elektrode
beider Kondensatoren entspricht im Äquivalentschaltbild nach F i g. 3a und 3b einer Reihenschaltung dieser
beiden Kondensatoren Ci und CZ Die Entfernungen zwischen den Elektroden 2 und 3 sind im Vergleich zu
den Entfernungen zwischen den Elektroden der Kondensatoren Cl und C2 kurz. Der Wert der
Dielektrizitätskonstanten der elektrisch isolierenden Zwischenschicht 4, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel also der SiO2-Schicht, ist gering. Die Kapazität
des Kondensators C3, der zwischen den Elektroden 2 und 3 gebildet wird, ist also gegenüber der Kapazität der
Kondensatoren Cl und C 2 vernachlässigbar. Es sei beispielsweise angenommen, daß der Abstand zwischen
den Elektrodenpaaren der Kondensatoren Cl, C2 und C3, also die Abstände di :d2:d3, 10:10:1 betrage.
Die Dielektrizitätskonstanten e 1, ε 2 und ε 3 der Kondensatoren Cl, C2 und C3 sollen im Verhältnis
von 100 :100 :4 stehen. Die Kapazität des Kondensators
C3 ist also im Vergleich zu den Kapazitäten der Kondensatoren Cl und C 2 nicht einmal halb so groß.
Da die Scheibe 1 des Ausführungsbeibpiels ein Ferroelektrikum
ist, bleibt seine Polarisation selbst dann konstant, wenn die Elektroden 2 und 3 kurzgeschlossen
sind. Die ferroelektrischc Scheibe besitzt also ein stabiles Polarisationsgedächtnis.
Das Matrixbauelement kann in der für andere bekannte Matrixelemente an sich bekannten Weise
angesteuert und getrieben werden. So kann beispielsweise nach dem System der Spannungskoinzidenz,
punktweise, zeilenweise oder mit freiem Zugriff geschrieben werden, also durch entsprechende Ansteuerung
der Matrix Information im ferroelektrischen oder ferroelektrisch polarisierbaren Werkstoff der Scheibe 1
gespeichert wenden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Dielektrisches Festkörper-Bauelement zum Speichern in Matrixform mit einer Scheibe aus dielektrischem Werkstoff, dessen spontane elektrische Polarisation durch an Zeilen- und Spaltenelektroden angelegte Spannungen änderbar ist, bei dem die Zeilen- und Spaltenelektroden auf einer Seite der Scheibe angeordnet und an ihren Kreuzungsstellen durch eine Zwischenschicht elektrisch gegeneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Kreuzungsstellen der Zeilen- und Spaltenelektroden (2,3) entsprechenden Stellen auf der anderen Seite der Scheibe (1) voneinander getrennte Elektroden (5) derart angeordnet sind, daß sie jeweils sowohl den gesamten Bereich der Kreuzungsstelle, in dem die eine (2) der Zeilen- und Spaltenelektroden unmittelbar auf der Scheibe (1) liegt, als auch einen daran anschließenden Bereich gleicher Größe, in dem die andere (3) der Zeilen- und Spaltenelektroden unmittelbar auf der Scheibe (1) liegt, überdecken.
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