Мочалов В. Д. Магнитная микроэлектроника. М., «Сов. радио», 1977, 368 с.
Излагаются физические и теоретические основы, а также перспективы развития нового направления — магнитной микроэлектроники. Основное внимание уделяется схемотехническим и конструктивным решениям, а также технологическим особенностям изготовления элементов и устройств магнитной микроэлектроники. Наибольший интерес представляют такие элементы и устройства, как микроферриты, магнитные элементы сложных форм, тонкие магнитные пленки, магнитные параметроны, криоэлектронные магнитные устройства, магнитоакустические запоминающие устройства, магнитные интегрирующие элементы и устройства, принцип действия которых основан на перемещении магнитных доменов. Анализируются преимущества и недостатки этих элементов и устройств.
Книга предназначена для специалистов, работающих в области вычислительной техники, автоматики и микроэлектроники. Она будет полезна аспирантам и студентам вузов соответствующих специальностей-
8 табл., 191 рис., библ. .103 назв.
Предисловие
Современный этап развития электроники характеризуется все усиливающейся тенденцией к микроминиатюризации электронной аппаратуры. При этом наряду с задачей непосредственного уменьшения габаритных размеров приборов решаются такие задачи, как повышение надежности работы, снижение потребляемой мощности, повышение быстродействия, упрощение и автоматизация технологических процессов производства, снижение стоимости электронных приборов.
Наибольшие успехи в микроминиатюризации в настоящее время достигнуты при использовании полупроводниковых приборов, выполняемых по интегральной технологии, что в значительной мере и определило широкое применение их в вычислительной технике и автоматике.
До последнего времени темпы микроминиатюризации магнитных элементов и устройств значительно уступали темпам микроминиатюризации полупроводниковых устройств. Это объясняется как спецификой магнитных элементов, так и уровнем развития схемотехники и технологии магнитных элементов и устройств. Необходимость микроминиатюризации магнитных элементов и устройств определяется их преимуществами по сравнению с полупроводниковыми приборами. К основным преимуществам, которые в ряде устройств являются определяющими, относятся: значительно более высокая надежность работы, радиационная стойкость, хранение информации без потребления энергии, некритичность к перенапряжениям и перегрузкам, высокая температурная и временная стабильность параметров, высокая помехозащищенность.
Задача микроминиатюризации магнитных элементов и устройств часто решается комплексно для всего устройства в целом. Например, при уменьшении габаритных размеров магнитного устройства за счет увеличения потребления энергии могут увеличиться габаритные размеры блока питания, что в комплексе может
3
Оглавление
Предисловие
3
ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИИ МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ 6
1.1. Основные аналитические соотношения, определяющие электромагнитные и геометрические характеристики линейных индуктивностей........ 6
1.2. Физические основы ферромагнетизма ..... Ю
1.3. Технология производства и основные характеристики магнитных материалов.....• . . . 16
1.4. Статические характеристики ферромагнитных материалов с прямоугольной петлей гистерезиса .... 25
1.5. Связь электромагнитных и геометрических характеристик магнитных элементов . •......32
1.6. Динамические характеристики ферромагнитных материалов .......... • • • 37
1.7. Перемапшчиванис тонких магнитных пленок • . . 42
1.8. Основы теории цилиндрических магнитных доменов . 46
Г Л А В А 2. МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИЯ МАГНИТНЫХ УСТРОЙСТВ
НА СЕРДЕЧНИКАХ............70
2.1. Микроферриты . . . •.......70
2.2. Микроминиатюризация магнитных элементов методом группового травления ...... • 73
2.3.-Ферритовые платы.......... 77
2.4. Микроминиатюризация полноточных запоминающих устройств . . . . . •....... 82
2.5. Запоминающие устройства на слоистых ферритах . . 88
Г Л А В А 3. МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СЛОЖНЫХ ФОРМ ... 90
3.1. Трансфлюксоры . . •........ 90
3.2. Магнитные элементы с ортогонально расположенными отверстиями (БИАКС).......• . 97
3.3. Магнитные интегральные устройства лестничного типа 99
3.4. Магнитные балансные элементы ....... 106
ГЛАВА 4. ТОНКИЕ МАГНИТНЫЕ ПЛЕНКИ.....НО
4Л. Плоские магнитные пленки......• . НО
4.2. Запоминающие устройства вафельного типа . . . 115
4-3~. Цилиндрические тонкие магнитные плеики . . . . 118
4.4. Магнитные элементы с замкнутым потоком . . . 120
4.5. Магнитные тонкопленочные элементы микроэлектроники, использующие восстановливающее действие поля анизотропии.......• . . . . 123
4.6. Пленочные устройства, основанные на магниторези-стивном эффекте . . . . • . . . .' . . 128
36
ГЛАВА 5. МАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРОНЫ И МАГНИТОАКУСТЙ-
ЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА..... 131
5.1. Принцип работы магнитного параметрона .... 131
5.2. Параметроны на многоотверстных магнитных элементах 132
5.3- Пленочные магнитные параметроны ...... 135
5.4. Магаитоакустические запоминающие устройства . . 136
ГЛАВА 6. КРИОЭЛЕКТРОННЫЕ МАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА 139
6.1. Физические основы криоэлектроники ..... 139
6.2- Криотрон............. 143
6.3. Пленочные криотроны.......... 117
6.4- Логические схемы на криотронах...... 150
6.5. Криотронные счетчики импульсов...... 160
6.6. Криотронные запоминающие устройства . . • . 163
6.7. Логические устройства, использующие эффект Джозеф-сона.......•...... 171
ГЛАВА 7. МАГНИТНЫЕ ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И
УСТРОЙСТВА............. 174
7.1. Магнитные интегрирующие счетчики импульсов . . 174
7.2. Преобразователи информации •...... 189
7.3. Логические и вычислительные устройства . . . 197
7.4. Магнитная память . . . •...... 2С5
7.5. Стабилизаторы тока и напряжения ..... 214
ГЛАВА 8. ПОЛОСКОВЫЕ МАГНИТНЫЕ ДОМЕНЫ .... 218
8-1. Формирование и продвижение верхушек одиночных
полосковых доменов в узких каналах . . ... . 218
8.2. Наблюдение и регистрация полосковых доменов . . 223
8.3. Методы реализации логических операций с помощью полосковых доменов ......... 229
8.4. Функциональные устройства вычислительной техники
на полосковых доменах........• 236
8.5. Запоминающие устройства на полосковых доменах . 247
8.6. Аналоговые и многоустойчивые элементы и устройства
на полосковых доменах •........ 251
ГЛАВА 9. ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ МАГНИТНЫЕ ДОМЕНЫ . . . 254
9.1. Формирование и фиксация положения одиночных цилиндрических магнитных доменов...... 254
9.2. Наблюдение и регистрация цилиндрических магнитных доменов . . . •......... *-"3
9.3. Схемы продвижения цилиндрических магнитных доменов .............. 27°
9.4. Генераторы и аннигиляторы цилиндрических магнитных доменов . ....... ЗСО
9.5. Запоминающие устройства на цилиндрических магнитных доменах ........• ... 312
9.6. Логические устройства на цилиндрических магнитных доменах ......... 322
9.7. Счетчики импульсов........• . 355
Список литературы . . . . •....... 3-8
Цена: 300руб.
