DE2624614C3 - Magnetic display device with magnetoresistance element - Google Patents
Magnetic display device with magnetoresistance elementInfo
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
Description
Die Erfindung betrifft eine magnetische Wiedergabeanordnung zum Detektieren von Daten darstellenden Magnetfeldern auf einem in bezug au/ 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 Anschlüsse τ 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 Magnetic fields on a related to / the converter assembly relatively movable magnetic recording medium having an at least substantially rectangular one Strip of magnetoresistive material with a free edge facing the recording medium is facing, and with two electrical connections τ 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 verwende! wird, sind beispielsweise aus den US-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. Dies 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 Spannungsanderungen 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 magnetoresistance 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. This means that when the recording medium passes the head, 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
in 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 zweckmäßigTo maintain the effect of the element for as long as possible, one would like the height to be as large as possible choose, for example 100 microns. For a good reproduction of short wavelengths, however, the height may be should not be chosen too large and is expedient
5 bis 10 Mikron.5 to 10 microns.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für dieses Problem eine Lösung zu geben. Die erfindungsgemäße magnetische Widergabeanordnung ist dazu uadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle einen hochfre-The invention is based on the object of providing a solution to this problem. The inventive magnetic display device is characterized by the fact that the power source is a high-frequency
2Ii quenten Wechselstrom mit einer Frequenz ω, Hefen, die2Ii quent alternating current with a frequency ω, yeasts that
größer ist als "j} , wobei μ die magnetischeis greater than "j } , where μ is the magnetic
Permeabilität in Henry/m des Magnetowiderstandsmaterials, ρ der spezifische Widerstand in Ohm · m und D Permeability in Henry / m of the magnetoresistive material, ρ the specific resistance in Ohm · m and D
2> der Querschnitt in m2 ist. 2 > is the cross section in m 2 .
Durch Betreiben des Streifens aus iliagnetowiderstandsmaterial mit einem derartigen hochfrequenten Strom bewirkt der laterale Skineffekt eine Stromteilung im Streifen. Diese Stromteilung kennzeichnet sich durchBy operating the strip of iliagneto resistive material with such a high-frequency current, the lateral skin effect causes a current to be divided in the strip. This current division is characterized by
in 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 großein 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
r> Empfindlichkeit zu erreichen. r> to achieve sensitivity.
Vorzugsweise wird in der Anordnung gemäß der Erfindung als Stromquelle ein Gunn-Effekt-Oszillator oder ein Limited Space-Charge Accumulation-Oszillator (LS.A.-Oszillator) angewandt. Oszillatoren dieserA Gunn effect oscillator is preferably used as the current source in the arrangement according to the invention or a limited space charge accumulation oscillator (LS.A. oscillator) is used. Oscillators of this
■ι» 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
Fig. 1 schematisch eine magnetische Wiedergabean-■ ι »Art 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
Fig. 1 schematically shows a magnetic playback device
•i'i Ordnung mit Magnetowiderstandsstreifen der Art, auf die sich die Erfindung betrifft;• i'i order with magnetoresistive strips of the kind on to which the invention relates;
Fig. 2 den Magnetowiderstandsstreifen nach Fig. I im Schnitt, bei dem die Stromteilung angegeben ist, die bei der Ausführungsform nach der Erfindung auftritt.FIG. 2 shows the magnetoresistive strip according to FIG in section, in which the current division is indicated, which 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 I und eine damit verbundene Stromquelle 2. Die Quelle 2 ist eine hochfrequente Wechselstromquel-Fig. 1 shows a magnetic display device with a strip of magnetic resistance material arranged on a non-magnetic substrate 3 I and an associated current source 2. The source 2 is a high-frequency alternating current source
v> Ie, die den Meßstrom /, durch den Streifen ! sendet. Die Spannung zwischen den Klemmen 7 und 8 des Streifens 1 ist mit V, angegeben und wird mit Hilfe des Meßgerätes 4 gemessen. Diese Spannung ist ein Maß für die Daten darstellenden Magnetfelder 6 aus demv> Ie, the measuring current /, through the strip! sends. the Voltage between terminals 7 and 8 of strip 1 is indicated by V, and is calculated using the Measuring device 4 measured. This voltage is a measure of the data representing magnetic fields 6 from the
hl> magnetischen Aufzeichnungsmedium 5, mit dem sich der Streifen I in magnetischer Kopplung befindet. Hierbei sieht der Streifen 1 senkrecht auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums 5. Die Abmessungen des Streifens 1 sind mit den Buchstaben a, b und c bezeichnet, hl > magnetic recording medium 5 with which the strip I is in magnetic coupling. Here, the strip 1 looks perpendicular to the surface of the recording medium 5. The dimensions of the strip 1 are denoted by the letters a, b and c,
hi 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 A das üblichste ist.hi where a is the height of the strip and b is the thickness. Thin layers of materials are used for the strip 1, 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 /s mit einer Frequenz ω, liefert, die größer istIf it is ensured that the current source 2 delivers a measuring current / s with a frequency ω which is greater
als ". , und wenn a>b, was für die Anwendung alsas "., and if a> b, what to apply as
μ an μ on
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 μπι und Zj= 0,1 μπι. Bei einem spezifischen Widerstand ρ= 15 · 10~8 Ohm · m und einer relativen magnetischen Permeabilität μ,-= 10 ist für einen derartigen Streifen die Größe der Grenzfrequenz (die Frequenz, über der der laterale Skinefieki auftritt) dann 1519,8MHz. Diese Frequenz liegt gerade im Bereich, für den mit Gunn-Effekt oder LS.A.-Oszillatoren eine ausreichende Leistung für die betreffende Ausführungs-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 μπι and Zj = 0.1 μπι. With a specific resistance ρ = 15 · 10 ~ 8 Ohm · m and a relative magnetic permeability μ, - = 10, the size of the cut-off frequency (the frequency above which the lateral Skinefieki occurs) is then 1519.8 MHz for such a strip. This frequency is precisely in the range for which the Gunn effect or LS.A. oscillators provide sufficient power for the implementation in question.
Ί form erreicht ist (10 mW in Cw. operation mit einem Wirkungsgrad von 2 - 5%).Ί form is reached (10 mW in Cw. Operation with a Efficiency of 2 - 5%).
Durch die Konzentration des Stromes an den Streifenrändern kann die Abmessung a so groß gewählt werden, daß eine größere Verschleißfestheit erreichtDue to the concentration of the current at the edges of the strip, the dimension a can be selected to be so large that a greater wear resistance is achieved
in wird, als bei den bekannten Umsetzanordnungen der eingangs erwähnten Art möglich ist. Je größer α ist, desto mehr sinkt das entmagnetisierende Feld im Inneren des Streifens ab, wodurch die Empfindlichkeit für externe Felder größer wird und der Empfindlich-in than is possible with the known relocating arrangements of the type mentioned. The larger α is, the more the demagnetizing field in the interior of the strip decreases, whereby the sensitivity to external fields increases and the sensitivity
ii keitsverlust durch Konzentration des Meßstromes am Rande des Streifens l.der sich weit vom Aufzeichnungsmedium 5 befindet, ausgeglichen.ii loss of power due to concentration of the measuring current on Edge of the strip that is far from the recording medium 5 is balanced.
Hierzu I Blau ZcichnuimcnFor this purpose I blue drawing
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