DE2624614B2

DE2624614B2 - Magnetic display device with magnetoresistance element

Info

Publication number: DE2624614B2
Application number: DE19762624614
Authority: DE
Inventors: Anthonie Eindhoven Walraven (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-02
Publication date: 1979-09-27
Also published as: JPS5739441B2; NL7507049A; DE2624614C3; FR2354606A1; GB1487723A; JPS522414A; CA1076253A; FR2354606B1; DE2624614A1

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Wiedergabeanordnung zum Detektieren von Daten darstellenden Magnetfeldern auf einem in bezug auf die Umsetzeranordnung relativ bewegbaren magnetischen Aufzeichnungsmedium mit einem wenigstens nahezu rechteckigen Streifen aus Magnetowiderstandsmaterial mit einem freien Rand, der dem Aufzeichnungsmedium zugekehrt wird, und mit zwei elektrischen Anschlüssen an einander gegenüberliegenden Enden des Streifens zum Verbinden mit einer eine Stromquelle enthaltenden elektrischen Schaltung zum Detektieren von Widerstandsänderungen. The invention relates to a magnetic display device for detecting data representing data Magnetic fields on a magnetic recording medium which is relatively movable with respect to the translator assembly with an at least almost rectangular strip of magnetoresistive material with a free edge facing the recording medium and with two electrical connections at opposite ends of the strip for connection to a containing a power source electrical circuit for detecting changes in resistance.

Magnetische Widergabeanordnungen, in denen ein Magnetowiderstandselement als Abtastelement verwendet wird, sind beispielsweise aus den USA-Patentschriften 34 93 694 und 36 91 540 bekannt. Die Wirkung derartiger Magnetowiderstandsköpfe basiert auf der Verwendung eines auf einem nicht magnetischen Substrat angeordneten streifenförmigen Element aus einem ferromagnetischen metallischen Material wie Ni - Fe, das in unmittelbarer Nähe eines magnetischen Aufzeichnungsmediums oder in Kontakt damit gebracht wird, um den Dateninhalt wiederzugeben. Das Feld des Aufzeichnungsmediums bewirkt Änderungen im Magnetisierungszustand des Elements und moduliert seinen Widerstand über den sogenannten Magnetowiderstandseffekt. Dieb bedeutet, daß, wenn das Aufzeichnungsmedium den Kopf passiert, die auf dem Medium vorhandenen Daten darstellenden Magnetfelder das Spinsystem des Magnetowiderstandselements drehen, wodurch sich der Widerstand ändert. Auf diese Weise nimmt das Ausgangssignal einer externen elektrischen Schaltung, die mit dem Element verbunden ist, die Form von Strom- und Spannungsänderungen an, die die im Aufzeichnungsmedium gespeicherten Daten darstellen. Hierzu sind die Enden des Elements mit einer Stromquelle verbunden, die einen Meßstrom liefert, der sowohl ein Gleichstrom als auch ein Wechselstrom sein kann. Ein Rand des Elements ist im Betrieb dem Aufzeichnungsmedium zugewandt Für eine gute Wirkung ist es wichtig, daß sich dieser Rand möglichst nahe beim Aufzeichnungsmedium befindet, vorzugsweise damit in Berührung ist Hierdurch nimmt jedoch die Abmessung des Elements senkrecht zu diesem Rand (die Höhe) im Betrieb durch Verschleiß ab. Um die guteMagnetic display devices in which a magnetoresistive element is used as a scanning element are known, for example, from US patents 34 93 694 and 36 91 540. The effect such magnetoresistive heads are based on the use of one on one non-magnetic Substrate arranged strip-shaped element made of a ferromagnetic metallic material such as Ni - Fe, which is placed in close proximity to or in contact with a magnetic recording medium to play back the data content. The field of the recording medium causes changes in the state of magnetization of the element and modulates its resistance via the so-called magnetoresistance effect. Thief means that if that The recording medium passes the head, the magnetic fields representing data present on the medium rotate the spin system of the magnetoresistive element, which changes the resistance. To this Way takes the output of an external electrical circuit connected to the element is the form of current and voltage changes that affect the data stored in the recording medium represent. For this purpose, the ends of the element are connected to a current source that supplies a measuring current that can be both a direct current and an alternating current. One edge of the element is the one in operation Facing the recording medium For a good effect it is important that this edge is as close as possible is located on the recording medium, is preferably in contact with it Dimension of the element perpendicular to this edge (the height) in operation from wear. To the good

ίο Wirkung des Elements möglichst lange aufrecht zu erhalten, möchte man also die Höhe möglichst groß wählen, beispielsweise 100 Mikron. Für eine gute Widergabe kurzer Wellenlängen darf die Höhe jedoch nicht zu groß gewählt werden und beträgt zweckmäßig 5 bis 10 Mikron.ίο Effect of the element as long as possible received, so you want to choose the height as large as possible, for example 100 microns. For a good For the reproduction of short wavelengths, the height must not be too high and is expedient 5 to 10 microns.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für dieses Problem eine Lösung zu geben. Die erfindungsgemäße magnetische Widergabeanordnung ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle einen hochfrequenten Wechselstrom mit einer Frequenz ω, liefert, die größer ist als --^- , wobei μ die magnetische Permeabilität in Henry/m des Magnetowiderstandsmateria's, ρ der spezifische Widerstand in Ohm · m und D der Querschnitt in m - ist.The invention is based on the object of providing a solution to this problem. The magnetic display device according to the invention is characterized in that the power source supplies a high-frequency alternating current with a frequency ω, which is greater than - ^ -, where μ is the magnetic permeability in Henry / m of the magnetoresistance material, ρ is the specific resistance in ohms m and D is the cross-section in m -.

Durch Betreiben des Streifens aus Magnetowiderstandsmaterial mit einem derartigen hochfrequenten Strom bewirkt der laterale Skineffekt eine Stromteilung im Streifen. Diese Stromteilung kennzeichnet sich durchBy operating the strip of magnetoresistive material at such a high frequency The lateral skin effect causes the current to split in the strip. This current division is characterized by

JO eine Konzentration des Stromes an den Streifenrändern, und zwar an dem dem Aufzeichnungsmedium zugewandten Rand und am gegenüberliegenden Rand. Hierdurch ist es möglich, bei einer verhältnismäßig großen Höhe des Streifens dennoch eine großeJO a concentration of the current at the strip edges, namely on the edge facing the recording medium and on the opposite edge. This makes it possible for the strip to have a relatively large height

J5 Empfindlichkeit zu erreichen.Achieve J5 sensitivity.

Vorzugsweise wird in der Anordnung gemäß der Erfindung als Stromquelle ein Gunn-Effekt-Oszillator oder ein Limited Space-Charge Accumulation-Oszillator (L.S.A.-Oszillator) angewandt. Oszillatoren dieser Art liefern bei den im Rahmen der Erfindung erforderlichen Frequenzen eine ausreichende Leistung. Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch eine magnetische Wiedergabean-Ordnung mit Magnetowiderstandsstreifen der Art, auf die sich die Erfindung betrifft;A Gunn effect oscillator or a limited space charge accumulation oscillator (LSA oscillator) is preferably used as the current source in the arrangement according to the invention. Oscillators of this type deliver sufficient power at the frequencies required within the scope of the invention. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. It shows
F i g. Figure 1 shows schematically a magnetic display device with magnetoresistive strips of the type to which the invention relates;

F i g. 2 den Magnetowiderstandsstreifen nach F i g. 1 im Schnitt, bei dem die Stromteilung angegeben ist, die bei der Ausführungsform nach der Erfindung auftrittF i g. 2 the magnetoresistive strip according to FIG. 1 in section, in which the current division is indicated, the occurs in the embodiment according to the invention

F i g. 1 zeigt eine magnetische Wiedergabeanordnung mit einem auf einem nichtmagnetischen Substrat 3 angeordneten Streifen aus magnetischem Widerstandsmaterial 1 und eine damit verbundene Stromquelle 2. Die Quelle 2 ist eine hochfrequente Wechselstromquel-Ie, die den Meßstrom I_s durch den Streifen 1 sendet. Die Spannung zwischen den Klemmen 7 und 8 des Streifens 1 ist mit Vs angegeben und wird mit Hilfe des Meßgerätes 4 gemessen. Diese Spannung ist ein Maß für die Daten darstellenden Magnetfelder 6 aus demF i g. 1 shows a magnetic display device having disposed on a non-magnetic substrate 3 strip of magnetic resistance material 1 and an associated power source 2. The source 2 is a high-frequency Wechselstromquel-Ie, the _s sends the measuring current I through the strip. 1 The voltage between the terminals 7 and 8 of the strip 1 is indicated by Vs and is measured with the aid of the measuring device 4. This voltage is a measure of the data representing magnetic fields 6 from the

bo magnetischen Aufzeichnungsmedium 5, mit dem sich der Streifen 1 in magnetischer Kopplung befindet. Hierbei steht der Streifen 1 senkrecht auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums 5. Die Abmessungen des Streifens 1 sind mit den Buchstaben a, b und c bezeichnet,bo magnetic recording medium 5 with which the strip 1 is in magnetic coupling. Here, the strip 1 is perpendicular to the surface of the recording medium 5. The dimensions of the strip 1 are denoted by the letters a, b and c,

b5 wobei a die Höhe des Streifens und b die Dicke ist. Für den Streifen 1 werden dünne Schichten von Materialien benutzt, von denen Ni-Fe mit einer Dicke zwischen 200 und 2000 Ä das üblichste ist.b5 where a is the height of the strip and b is the thickness. For the strip 1 thin layers of materials are used, of which Ni-Fe with a thickness between 200 and 2000 Å is the most common.

Wenn dafür gesorgt wird, daß die Stromquelle 2 einen Meßstrom Λ mit einer Frequenz ω, liefert, die größer istIf it is ensured that the power source 2 a Measurement current Λ with a frequency ω, which is greater

als —K, und wenn a>b, was für die Anwendung alsas —K , and if a> b, what to apply as

Magnetkopf gerade gewünscht ist, wird durch das Auftreten des sogenannten lateralen Skineffekts der Meßstrom an den zwei sich gegenüberliegenden Rändern des Streifens 1 wie nach Fig.2 zentriert, welche Figur einen Schnitt durch den Streifen 1 darstellt, in der der Skineffekt durch eine Schraffierung dargestellt ist Hierbei sei bemerkt, daß bei Magnetowiderstandselementen die Abmessung a tatsächlich um viele Male größer ist als die Abmessung b. Beispielsweise ist a = 100 μηι und Ζ>=0,1 μΐη. Bei einem spezifischen Widerstand ρ = 15 ■ 10~⁸ Ohm · m und einer relativen magnetischen Permeabilität μ_Γ=10 ist für einen derartigen Streifen die Größe der Grenzfrequenz (die Frequenz, über der der laterale Skineffekt auftritt) dann 15193 MHz. Diese Frequenz liegt gerade im Bereich, für den mit Gunn-Effekt oder LS.A.-Oszillatoren eine ausreichende Leistung für die beireffende Ausführungsform erreicht ist (10 mW in C w. operation mit einem Wirkungsgrad von 2 - 5%).Magnetic head is just desired, the occurrence of the so-called lateral skin effect of the measuring current is centered on the two opposite edges of the strip 1 as shown in Figure 2, which figure shows a section through the strip 1 in which the skin effect is shown by hatching It should be noted here that, in magnetoresistive elements, the dimension a is actually many times larger than the dimension b. For example, a = 100 μηι and Ζ> = 0.1 μΐη. With a specific resistance ρ = 15 ^{· 10 ~ 8} Ohm · m and a relative magnetic permeability μ _Γ = 10, the size of the cut-off frequency (the frequency above which the lateral skin effect occurs) is then 15193 MHz for such a strip. This frequency is precisely in the range for which sufficient power for the relevant embodiment is achieved with the Gunn effect or LS.A. oscillators (10 mW in C w. Operation with an efficiency of 2-5%).

Durch die Konzentration des Stromes an den Streifenrändern kann die Abmessung s so groß gewählt werden, daß eine größere Verschleißfestheit erreichtBy concentrating the current at the edges of the strip, the dimension s can be selected to be so large that greater wear resistance is achieved

ίο wird, als bei den bekannten Umsetzanordnungen der eingangs erwähnten Art möglich ist Je größer a ist, desto mehr sinkt das entmagnetisierende Feld im Inneren des Streifens ab, wodurch die Empfindlichkeit für externe Felder größer wird und der Empfindlichkeitsverlust durch Konzentration des Meßstromes am Rande des Streifens 1, der sich weit vom Aufzeichnungsmedium 5 befindet, ausgeglichen.ίο is, as in the known relocating arrangements of the The type mentioned at the beginning is possible. The larger a is, the more the demagnetizing field decreases in the Inside the strip, increasing sensitivity to external fields and decreasing sensitivity by concentrating the measuring current at the edge of the strip 1, which is far from the recording medium 5 is balanced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Magnetic reproduction device for detecting magnetic fields representing data on a magnetic recording medium which is relatively movable with respect to the conversion arrangement and has an at least almost rectangular strip of magnetoresistive material with a free edge facing the recording medium and with two electrical connections at opposite ends of the Strip for connection to an electrical circuit containing a current source for detecting changes in resistance, characterized in that the current source supplies a high-frequency alternating current with a frequency <ai which is greater than - ^ k-, where μ is the magnetic

Permeability in henries / m of the magnetoresistive material, ρ is the resistivity in ohms - m and D is the cross section in m ²

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the power source is a Gunn effect oscillator is

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the power source is a limited space charge Accumulation oscillator (LSA. oscillator) is.