36.Види головок запису/читання. Головки гіганські магніторезистивні;

На даний час найбільш відомі 6 видів головок запису/читання:

1. індукційні, або електромагнітні (ІГ);

2. феритові (ФГ);

3. з металом в зазорі (MIG, англ..: Metal In Gap)

4. тонкоплівкові (TF);

5. магніторезистивні (МR);

6. гігантські магіторезистивні (GMR).

Гігантські магніторезистивні (англ..: Giant Magneto – Resistive, GMR) головки називаються так не через їх геометричні розміри, а за величиною магніторезистивного ефекту, який в них виникає. Він досягається за рахунок введення додаткового шару в надрешітку.

GMR - ефект був відкритий у 1988 - 1989 рр. А. Фертом і П. Грюнбергом. Експериментуючи з матеріалами надрешіток і їх товщинами їм вдалося довести величину магнітоопору до 80%

Такий ефект досягається завдяки тому, що звичайна GMR-головка складається з чотирьох тонкоплівкових (1-5 нм) шарів :

• чутливого (sensing layer), зробленого з залізонікелевого сплаву;

• провідного (conducting spacer), виготовленого із немагнітного матеріалу (найчастіше – міді);

• фіксованого (pinned layer), виготовленого з кобальту, з зафіксованим напрямком намагнічення;

• обмінного (exchange layer), сильного антиферомагнетика, виготовленого, як правило, з FeMn або NiO.

Така структура отримала назву спінового затвору.

Магнітна орієнтація чутливого шару змінюється в залежності від напрямку намагнічення бітів доріжок диску. Напрямок намагнічення всередині фіксуючого шару завжди однаковий, це досягається завдяки функціюванню обмінного шару. В результаті сумарний опір чутливого і фіксованого шарів змінюється при проходженні над бітами диску – спрацьовує GMR-ефект, який в середньому в два рази більший за MR-ефект.

Переваги:

1. вища чутливість ніж у MR-головки до слабких сигналів;

2. вища щільність інформації для дисків де використовуються GMR-головки (до 100 Гбіт/дюйм²);

3. менші розміри;

4. завадостійкість;

5. не схильні до інтерференції сигналів.

37. Явище зміни магнітоопору.

Якщо позначити питомий опір матеріалу без магнітного поля , а його питомий опір у магнітному полі з магнітною індукцією В – , то магнітоопір (у відносних одиницях) зручно характеризувати величиною

У явищі гігантського магніторезистивного ефекту визначальну роль відіграє орієнтація спіну електронів в зовнішньому магнітному полі. Магнітне поле всередині феромагнетику діє на електрони, збільшуючи або зменшуючи їх енергію в залежності від орієнтації їх спінів. Це приводить до зсуву енергії електронів і до зміни їх кількості біля енергії Фермі в залежності від орієнтації спіну

Використання МR - головок дозволило довести щільність інформації на диску до 3,09 Гбіт/дюйм².

Переваги:

1. головка є не генератором електрорушійної сили, а резистивним датчиком магнітного поля;

2. амплітуда вихідного сигналу в декілька разів більша ніж у TF-головки.

Недоліки:

1. головка має додаткову обмотку для подачі високостабілізованого вимірного струму;

2. головка дуже чутлива до зовнішніх магнітних полів, тобто вимагає екранування;

3. використання в процесі виробництва додаткових 4-6 фотомасштабів (масок).

Оскільки на основі магніторезистивного ефекту можна створити тільки пристрій читання, то в сучасних магнітних головках здійснюється розділення запису і зчитування інформації різними головками. Так запис здійснюється за допомогою TF-головки ,а зчитування за допомогою МR-головки. У всіх раніше розглянутих головках застосовувався один робочий зазор як для запису, так і для читання. У магнітної головки їх два – кожний для своєї операції. У вузла читання зазор повинен бути вузьким (для збільшення роздільної здатності), а у записуючого вузла – більш широким (для глибокого проникнення магнітного потоку в робочий шар носія). Крім того, записуюча TF-головка створює більш широкі доріжки, чим це необхідно для читаючої МR-головки. Тому, при читанні головкою не захоплюються шуми сусідніх доріжок.

Хоча вартість таких головок вища чим MIG і TF-головок, цей недолік нівелюється надзвичайно високою щільністю запису і надійністю.