DE1077702B - Aus einem Kondensator mit ferroelektrischem Dielektrikum bestehendes Speicherelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erscheinung, daß ferroelektrische Werkstoffe in einem bestimmten Temperaturbereich zwei oder mehrere stabile remanente Polarisationszustände annehmen können, wird bekanntlich zur Speicherung von Werten ausgenutzt. In einem solchen Speicher bedeutet z. B. der nach dem Anlegen einer positiven Spannung sich einstellende Remanenzzustand die eine der beiden Binärziffern, und die andere Binärziffer wird durch den entgegengesetzten Remanenzzustand, also nach Zuführung einer negativen Spannung, dargestellt. Es ist weiterhin bekannt, daß ferroelektrische Dielektrika ihre Remanenzeigenschaften verlieren, wenn eine bestimmte Temperatur, die sogenannte Curie-Temperatur, überschritten wird. Dabei findet eine Änderung der kristallinen Struktur statt. Wenn die Polarisation in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bei einer Temperatur gemessen wird, bei der eine Umwandlung der Struktur erfolgt, so ergeben sich bei manchen ferroelektrischen Stoffen mehrere Hysteresekurven. Diese Erscheinung tritt in denjenigen ferroelektrischen Materialien auf. bei denen der Strukturübergang \όιι erster Ordnung ist und daher unstetig erfolgt. Zu diesen ferroelektrischen Materialien gehören Barium-Titanat, Kalium-Niobat und RIei-Titanat. Die theoretischen Zusammenhänge solcher Übergänge sind an sich bekannt. Barium-Titanat ist z. B. im Temperaturbereich von 5 bis 120° C. der Curie-Temperatur für dieses Material, ferroelektrisch, die Struktur ist tetragonal. Unter 5° C abgekühlt wird die Struktur orthorhombisch und über 120° C kubisch. Diese angegebenen Temperaturen gelten nur als Annäherungswerte und können sich bei verschiedenen Kristallen des Barium-Titanats etwas ändern. In jedem Fall gehören die Übergänge, die bei der kritischen Temperatur für einen bestimmten Kristall auftreten, zur ersten Ordnung. Bei einer Temperatur von etwa 5° C lassen sich drei Hystereseschleifen aufnehmen, bei etwa 120° C ergeben sich zwei Hystereseschleifen. Die mittlere der drei Schleifen im tiefen Temperaturbereich liegt symmetrisch bezüglich der Koordinatenachsen, da Barium-Titanat im orthorhombischen Zustand ferroelektrisch ist. Die beiden Schleifen des höheren Temperaturbereichs befinden sich im ersten und dritten Quadranten. Die in der Mitte gelegene Schleife wird im höheren Temperaturbereich nicht festgestellt, da das Barium-Titanat im kubischen Zustand paraelektrisch ist. Die Schleifen im ersten und dritten Quadranten bei höheren und auch bei tieferen Temperaturen treten deshalb auf, weil das elektrische Feld von hinreichender Stärke ist, um einen Übergang vom kubischen oder orthorhombi sehen in den tetragonalen Zustand zu veranlassen. Die Fähigkeit des Materials, zwei verschiedene Kristallzustände bei der gleichen Temperatur anzunehmen, ist eine

mit ferro elektrischem Dielektrikum

bestellendes Speicherelement

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1956

Maurice Emilie Drougard, Edward Junior Huibregtse
und Donald Reeder Young, Poughkeepsie, N. Y.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Folge davon, daß der Übergang von dem einen in den anderen Zustand von erster Ordnung ist. Da der Wechsel von dem einen Polarisationszustand in den anderen einen Übergang erster Ordnung in sich einschließt, ist die Koerzitivspannung oder das koerzitive elektrische Feld, das zum Erregen des Wechsels erforderlich ist, genau festgelegt. Ferner ist die Dielektrizitätskonstante des Materials im einen stabilen Polarisationszustand verschieden von der Dielektrizitätskonstante im anderen stabilen Polarisationszustand.

Die eingangs erwähnten ferroelektrischen Speicherelemente, deren Betriebstemperatur bekanntlich nicht in der Nähe der für eine Strukturumwandlung erforderlichen Temperaturen liegt, zeigen die unangenehme Eigenschaft, daß die Hystereseschleife, nachdem häufige Wechsel des Polarisationszustandes erfolgt sind, immer mehr zusammenschrumpft, so daß es schwierig wird, den Polarisationszustand, also den gespeicherten Wert, zu erkennen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Impulse, die an sich noch keine Umpolarisierung verursachen, wenn sie genügend lange oder häufig einwirken, zu einem langsamen Abbau der Remanenzpolarisation führen. Dieser Mangel tritt besonders bei Anordnungen in Erscheinung, bei denen einzelne Speicherelemente nach dem Koinzidenzprinzip ausgewählt werden, bei denen also z. B. ein

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Impuls von der halben zur Umpolarisierung erforder- keine Spannung angelegt wird. Die Kurven 2, 3 und 4 liehen Größe ohne Einfluß bleiben soll. stellen die gleichen Kennlinien dar, wenn die Span-Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei nung E₂, E₃ bzw. E_i angelegt wird, wobei £₂<£₃<E aus einem Kondensator mit ferroelektrischem Dielek- ist. Aus der Kurve 1 ist zu sehen, daß der Kristall. trikum bestehenden Speicherelement dadurch vermie- 5 wenn er durch keine Spannung gesteuert wird, plötzden, daß die Temperatur des Dielektrikums auf einem lieh seine remanente Polarisation bei 118° C verliert; Wert gehalten wird, bei dem zwei verschiedene Kri- diese Temperatur ist die Curie-Temperatur für den stallisationszustände mit bei konstanter Feldstärke Kristall. Wenn die an den Kristall angelegte Spanunterschiedlicher Polarisation möglich sind (Curie- nung wächst, steigt die Temperatur, bei der die plötz-Temperatur), und daß das Dielektrikum dauernd einer io liehe Abnahme in der Polarisation auftritt, ebenfalls. Feldstärke ausgesetzt ist, die als Folge eines zu Wie jedoch aus der Kurve 4 zu entnehmen ist. findet, speichernden Impulses so weit erhöht oder verringert wenn die angelegte Spannung genügend erhöht worwird, daß sich der Kristallisationszustand und damit den ist, die Abnahme in der Polarisation nicht mehr der Polarisationszustand ändert. plötzlich, sondern allmählich statt. In dem Tempera-

Das Dielektrikum nimmt also zwei den zu speichern- 15 turbereich von 118 bis 127° C, der der Bereich ist, in

den Werten zugeordnete stabile Polarisationszustände dem der plötzliche Wechsel in der Polarisation bei den

ein, zwischen denen eine Strukturänderung erfolgt. Spannungen 0, E₂ und E₃ Volt auftritt, weisen die

Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr Kurven Hystereseschleifen auf. Beim Nichtanlegen

an Hand der Figuren im einzelnen näher beschrieben. einer Spannung tritt der plötzliche Wechsel in der

Fig. 1 zeigt die Kennlinie der Polarisation in Ab- 20 Polarisation bei 118° C auf, wenn der Kristall erhitzt

hängigkeit von der angelegten Spannung \-on einem wird; ein ähnlicher plötzlicher Wechsel findet bei einer

Barium-Titanat-Kristall im tetragonalen Zustand; tieferen Temperatur statt, wenn der Kristall abgekühlt

Fig. 2 zeigt die Kennlinie der Schaltzeit in Ab- wird. Dieses ist durch die gestrichelten Kurventeile

hängigkeit von der angelegten Spannung von einem angedeutet. Durch die Pfeile wird die Richtung des

Barium-Titanat-Kristall im tetragonalen Zustand; 25 Temperaturwechsels angezeigt. Diese Hysterese tritt

Fig. 3 zeigt die Polarisations-Temperatur-Kenn- in der Kurve 4 nicht auf, die anzeigt, daß bei einer

linien für einen Barium-Titanat-Kristall. an den ver- hinreichend hohen, an den Kristall angelegten Span-

schiedene Vorspannungen gelegt sind; nung der Wechsel in der Polarisation in dem Curie-

Fig. 4a, 4b, 4c und 4d stellen zweifache Hysterese- Temperatur-Bereich beim Erhitzen und auch beim Abschleifen dar, die auftreten, wenn ein Barium-Titanat- 30 kühlen allmählich erfolgt, während dieser, wenn keine Kristall bei einer Temperatur von etwa 120° C einer oder eine ziemlich niedrige Spannung angelegt wird. Wechselspannung unterworfen ist; sprunghaft ist (vgl. die plötzlichen Wechsel in den

Fig. 5 zeigt bestimmte der Polarisations-Tempera- Kurven 1, 2 und 3).

tur-Kennlinien eines Barium-Titanat-Kristalls bei der Mehrere in den Fig. 4a, 4b und 4c dargestellte Temperatur, bei der ein Kristall dieses Materials in 35 Hystereseschleifen werden erreicht, wenn ein Kristall einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gehalten aus Barium-Titanat auf konstanter Temperatur innerwird; halb des Bereiches gehalten wird, in dem ein Über-

Fig. 6. 7, 8. 9 zeigen Schaltungen gemäß der Er- gang erster Ordnung in seiner Gitterstruktur auftritt

findung; und einem Wechselspannungsfeld hinreichender Größe

Fig. 10 zeigt die Impulsformen an verschiedenen 40 unterworfen wird. Die Kurve nach Fig. 4a stellt die

Punkten der Schaltung nach Fig. 9 während einer Polarisations-Spannungs-Kennlinie bei 118⁰C, der

Entnahme; Curie-Temperatur eines bestimmten geprüften Kri-

Fig. 11 stellt eine dreifache Hystereseschleife dar, stalls, dar. Die Kurven nach den Fig. 4b, 4c und 4d

die auftritt, wenn ein Barium-Titanat-Kristall durch zeigen dieselben Kennlinien bei den konstanten Tem-

eine Wechselspannung bei einer konstanten Tempera- 45 peraturen 121, 124 bzw. 127° C. Die Hystereseschlei-

tur von etwa 5° C gesteuert wird. fen werden immer schmaler und weiter räumlich von-

Die Polarisationskennlinie P nach Fig. 1 Abhängig- einander getrennt, je höher die Temperatur des Krikeit von der angelegten Spannung E weist einen Ba- stalls gehalten wird. Bei 127° C verschwindet die rium-Titanat-Kristall-Kondensator auf, wenn dieser Hystereseschleife vollständig. Als bedeutendes Merkin einem Temperaturbereich von 5 bis 120° C gesteuert 50 mal sei noch bemerkt, daß der Knick jeder Schleife wird. Bei einem solchen Kondensator kann, wenn sein scharf ausgebildet ist. Tatsächlich wird die Steilheit Dielektrikum zum Speichern von binären Angaben sogar kurz negativ, wenn dieser Schleifenteil durchdient, jeder der beiden entgegengesetzten Zustände laufen wird. Ferner sind die Steilheiten der waagevon remanenter Polarisation an den Punkten α und b rechten Teile jeder Schleife ungleich. Diese Ungleichwillkürlich gewählt werden, um die eine oder die an- 55 heit der Schleifen ist bei der Curie-Temperatur des dere binäre Zahl, die Eins oder die Null, darzustellen. Kristalls am größten und nimmt bei steigender Be-Der Punkt α stellt die remanente Polarisation in der triebstemperatur ab.

einen Richtung und der Punkt b die remanente Polari- Zum Beispiel ist für die Schleife nach Fig. 4 a, die

sation in der anderen Richtung dar. Um in einem sich bei einerTemperaturvon 118° C ergibt, beim Punkte

solchen Kondensator die Polarisationsrichtung umzu- 60 die Dielektrizitätskonstante gleich 7000 und beim

kehren, muß die Spannung, die gewöhnlich die Koer- Punkte? gleich 18 000, während die Schleife nach

zitivspannung genannt wird und in der Fig. 1 die Fig. 4b bei einer Temperatur von 121° C beim Punktf

Größe E₁-VoIt besitzt, an den Kondensator angelegt die Dielektrizitätskonstante gleich 12 000 und beim

werden. Punkt g gleich 24 000 ist. Die bei höheren Tempe-

Die Kurvenschar nach Fig. 3 stellt den Polarisations- 65 raturen auftretenden engeren Schleifen können vorteilwechsel in einem bestimmten Barium-Titanat-Kristall hafterweise in Angabenspeicher verwendet werden, da bzw. einem damit gebildeten Kondensator durch Tem- kleinere Koerzitivspannungen erforderlich sind und peraturänderungen dar, wenn der Kristall durch Span- die Energieverluste beim Durchlaufen dieser Schleifen nungen verschiedener Größe gesteuert wird. Kurve 1 nur gering sind. Jedoch ist die größere Schleifenunist die Polarisations-Temperatur-Kennlinie, wenn 70 gleichheit in den waagerechten Teilen der Schleife bei

tieferen Temperaturen wünschenswert, weil hierdurch eine nicht löschende Entnahme erreicht werden kann. Ein bevorzugtes und beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet mit einer Betriebstemperatur von 121° C, da bei dieser Temperatur die Hystereseschleife schon ziemlich schmal ist und die Ungleichheit der Dielektrizitätskonstanten beachtlich groß ist.

Beim Verwenden eines solchen Barium-Titanat-Kristalls bei einer Temperatur von 121° C als Speicherelement wird eine Vorspannung E_b (vgl. Fig. 4b) an den Kristall gelegt. Die Punkte c und d, die die beiden stabilen Zustände der Polarisation darstellen, die in dem Kristall bei dieser Vorspannung herrschen können, sind dem binären Wert 0 bzw. 1 zugeordnet. Die Vorspannung E_b ist so gewählt, daß sie mitten zwischen den Spannungswerten liegt, bei denen im Kristall Übergänge auftreten. Wenn sich somit der Kristall in dem binären Null-Zustand beim Punkt c befindet, wird durch den Schaltimpuls von — E_c Volt die Schleife längs des Teilest eg· durchlaufen. Am Ende dieses Impulses herrscht der binäre Eins-Zustand beim Punkt d. In gleicher Weise wird, wenn der Kristall sich in dem binären Eins-Zustand beim Punkt d befindet, ein Schaltimpuls von +E_c Volt veranlassen, daß die Schleife längs des Teiles dhk durchlaufen wird. Beim Aufhören des Impulses herrscht der binäre XuIl-Zustand am Punkt c. Wegen des sehr scharfen Schleifenknickes ist die Größe der Spannung, die zum Umschalten von dem einen Polarisationszustand in den anderen erforderlich ist, genau festgelegt. Eine Spannung, die geringer als diese Spannung ist, die die Koerzitivspannung genannt wird, wird ein Umschalten des Kristalls von dem einen in den anderen Zustand nicht hervorrufen, ohne Rücksicht darauf, wie lang oder wie häufig sie angelegt wird. In manchen Fällen scheint es ratsam zu sein, Schaltimpulse mit etwas größerer Amplitude als die Koerzitivspannung E_c anzulegen, wodurch die Anforderungen für die die Impulse liefernde Schaltung weniger streng eingehalten zu werden brauchen.

Die Abschnitte eg und hk der Hystereseschleife (vgl. Fig. 4b) verlaufen fast senkrecht. Diese Schleifenabschnitte werden in einer außerordentlich kurzen Zeit durchlaufen, und zwar im Bruchteil einer Mikro-Sekunde, wodurch eine sehr hohe Schaltgeschwindigkeit des Kondensators von dem einen stabilen Zustand in den anderen gewährleistet ist. Das schnelle Umschalten und das Auftreten der beiden verschiedenen stabilen Zustände der Polarisation in derselben Riehtung kann besser an Hand der Fig. 5 erklärt werden, die im einzelnen die Polarisations-Temperatur-Kennlinien für die angelegten Spannungen E_p, E_b und E_t zeigen. Die drei Spannungswerte entsprechen den in der Fig. 4b bezeichneten Werten und liegen alle innerhalb des Spannungsbereiches, in dem die Kennlinie eine Hystereseschleife aufweist, wie es vorher an Hand der Fig. 2 erläutert worden ist. Die Pfeile auf den Kurven in Fig. 5 zeigen die Richtung der Temperaturänderungen an, die bestimmten Abschnitten der Kurven zugeordnet sind. Wie dort dargestellt ist, entspricht der Abschnitt der Kurve 10, der den plötzlichen Wechsel in der Polarisation im Kristall zeigt, wenn dieser erhitzt und der Spannung E_n unterworfen ist, dem Teil der Kurve 14, der den plötzlichen Wechsel in der Polarisation in dem Kristall zeigt, wenn er abgekühlt und an die Spannung E_t angelegt ist. Diese Wechsel treten bei einer Temperatur von 121° C auf. Bei der Kurve 10 ist der plötzliche Abfall bei dieser Temperatur eine Folge eines Überganges in der Gitterstruktur des Kristalls vom tetragonalen Zustand, dem ferroelektrisehen Zustand, zum kubischen, dem paraelektrischen Zustand. In der Kurve 14 ist die plötzliche Zunahme in der Polarisation bei 121° C eine Folge des Überganges in der Gitterstruktur vom kubischen Zustand, dem paraelektrischen, zum tetragonalen, dem ferroelektrisch«! Zustand. Der Wechsel in der Polarisation, der mit diesen Übergängen verbunden ist, kann dadurch erklärt werden, daß das Material, das in dem tetragonalen Zustand ferroelektrisch ist, eine Kennlinie mit plötzlich anwachsender Polarisation aufweist, während beim kubischen Zustand, dem paraelektrischen Zustand, eine plötzliche wachsende Polarisation nicht auftreten kann.

Streng genommen kann das Material nur kubisch genannt werden, wenn keine Polarisation in ihm vorhanden ist. d. h. beim Punkt „r in Fig. 5. Durch das Anlegen eines polarisierenden Feldes an ein ferroelektrisches Material bei einer Temperatur über dessen Curie-Temperatur wird das Kristallgitter beginnen, wieder zu der Struktur zu gelangen, die ferroelektrisch genannt worden ist. Wenn jedoch unter der Voraussetzung, daß beim Punkt χ in den Fig. 4b und 5 das Material kubisch ist, die Spannung erhöht wird, wodurch das Material polarisiert wird, wie es durch den Abschnitt χ d h der Kurven der beiden Figuren angedeutet ist, beginnt sich die Gitterstruktur vom kubischen in den tetragonalen Zustand zu ändern. Der Wechsel erfolgt jedoch langsam, bis die Spannung auf den Wert E₁ erhöht ist. In diesem Augenblick tritt ein plötzlicher Übergang zum tetragonalen Zustand auf, und gleichzeitig steigt die Polarisation von der beim Punkt /( zu der beim Punkt k (vgl. die Fig. 4b und 5). In gleicher Weise findet bei sinkender Spannung ein Übergang vom tetragonalen in den kubischen Zustand statt, sobald die Spannung E_p erreicht ist. Die Polarisation sinkt schnell bis zu dem geringeren Wert beim Punkt g, wo das Material nur einen geringen tetragonalen Zustand aufweist. Wenn der ferroelektrische Kondensator mit einer Vorspannung E_b bei dieser Temperatur gesteuert und mit den Schaltimpulsen + E₀ beschickt wird, wird das Material bis zum Punkt k oder g entsprechend der Polarität des ^(.-Impulses polarisiert; beim Aufhören des Impulses wird der stabile Zustand c oder d entsprechend der Polarität des E_c-Impulses wieder eingenommen. Da die Gitterstruktur anfangs kubisch ist, wenn ein Polarisationszustand an einem Punkt längs des Abschnittes χ gh in beiden Figuren besteht, und tetragonal längs des Abschnittes kch ist und da der Abschnitt h k im wesentlichen ein Übergang von dem kubischen zum tetragonalen Zustand und der Abschnitt cg ein Übergang von dem tetragonalen zu dem kubischen Zustand darstellt, kann man mit hinreichender Genauigkeit für diese Erklärung dem Punkt d als den stabilen Polarisationszustand im kubischen oder paraelektrischen Zustand bei der Vorspannung E_b und dem Punkt c als den stabilen Polarisationszustand in dem tetragonalen oder ferroelektrischen Zustand bei einer Vorspannung von E_b bezeichnen.

Es soll bemerkt werden, daß die Kennlinie mit mehreren Hystereseschleifen und auch der Abschnitt der Schleife mit negativer Steilheit genauer festgelegt ist. Somit ist es beim Verwenden eines Kristalls entsprechender Kennlinie in einem Speicher geeigneter, wenn die Elektroden, die an gegenüberliegenden Oberflächen des Kristalls angebracht sind, die ganze oder fast die ganze Fläche dieser Oberflächen bedecken, weil sonst, wenn die Elektroden nur einen geringen Teil der Kristallflächen bedecken, der Kristall in sei-

ner Wirkung beschränkt ist. Dieser an sich bekannte Effekt ändert im gewissen Grade die Unstetigkeit der Übergänge. Die Größe der mit den Elektroden versehenen Fläche hat einen stärkeren Einfluß auf die Kennlinie mit negativer Steilheit als auf die Kennlinie mit mehreren Hystereseschleifen. Die mit Elektroden versehene Fläche kann auf einen Punkt beschränkt werden, in welchem Fall die Hystereseschleifen eine positive Steilheit an allen Stellen aufweisen.

Um einen Barium-Titanat-Kristall als Dielektrikum in einem Speicherkondensator zu verwenden, der in der oben angegebenen Weise gesteuert wird, muß natürlich der Kristall auf der gewünschten konstanten Temperatur gehalten werden, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei 121° C Hegt.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Kondensator 50 mit einem Barium-Titanat-Kristall als Dielektrikum in einem Speicherelement bei einer Temperatur von 121° C verwendet wird. Der Kondensator 50 befindet sich im Behälter 70, der eine Vorrichtung enthält, durch die das Barium-Titanat auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. Die Vorspannung wird von der Batterie 72 über den Widerstand 74 einer Platte des Kondensators 50 zugeführt. Die andere Platte ist über eine Parallelschaltung des Widerstandes 86 und des Kondensators 87 an ein Bezugspotential angelegt. Die einzige Forderung für die Batterie und für das Bezugspotential ist die, daß an dem Kondensator die \^Torspannung E_b liegt. In dem Ausführungsbeispiel ist das Bezugspotential das Erdpotential, und die Batterie, deren eine Klemme über einen hochohmigen Widerstand 73 mit Erde verbunden ist, liefert die erforderliche Vorspannung E_b. Bei der Spannung E₆ am Kristall können beide Polarisationszustände c oder d (vgl. Fig. 4b) bestehen. Wenn der Kondensator in seinen Null-Zustand bei einem Speicherarbeitsgang zurückgestellt werden soll, wird der Schalter 75 geschlossen und dadurch ein Stromkreis zur Batterie 76 aufgebaut, die dann über den Widerstand 78 einen Impuls von + E_c liefert. Durch das Anlegen dieses +/!,,-Impulses wird die Spannung am Kristall auf E, \'olt anwachsen, wodurch die Hystereseschleife, wenn sich der Kondensator anfangs im tetragonalen oder ferroelektrischen Zustand beim Punkt c befindet, längs der Strecke ck. und wenn der Kondensator anfangs sich im kubischen oder paraelektrischen Zustand beim Punkt d befindet, längs der Strecke (//; k durchlaufen wird. In beiden Fällen wird, wenn der Schalter 75 geöffnet ist und der Impuls aufhört, die Schleife von k nach c durchlaufen. und der Kondensator ist im Xull-Zustand. Wenn eine XuIl in den Kondensator gespeichert werden soll, muß natürlich ein Aufnahmeimpuls angelegt werden. Um eine binäre Eins in dein Kondensator zu speichern, wird der Schalter 80 geschlossen, wodurch ein Stromkreis zur Batterie 82 hergestellt wird, die darauf über den Widerstand 84 einen Aufnahmeimpuls von — E, Volt liefert. Durch das Anlegen dieses Aufnahmeimpulses wird der Spannungsabfall am Kondensator 50 auf .EpVoIt vermindert, wodurch die Hystere.-.eschleife der Fig. 4b längs des Teiles ceg und beim Aufhören des Impulses bis zum Punkt d durchlaufen wird. Dieser Punkt stellt, wie bereits vorher erwähnt worden ist, eine binäre Eins dar.

Wenn eine Angabe aus dem Kondensator entnommen werden soll, wird der Schalter 75 geschlossen und ein Impuls von + Ε,. Volt angelegt. Durch das Anlegen dieses Impulses wird, wie oben ausgeführt worden ist. der Spannungsabfall am Kondensator von E_h bis E, \~olt steigen, wodurch die Hystereseschleife entweder längs des Abschnittes ck oder längs des Abschnittes dIi k, je nach dem ursprünglichen Zustand der Polarisation des Kondensators 50, durchlaufen wird. Beim Aufhören des Entnahmeimpulses wird die Schleife in beiden Fällen bis zum Punkt c durchlaufen, der eine binäre Null darstellt. Der Kondensator 87 liegt in Reihe mit dem Kondensator 50. Die Ausgangsklemme 88 ist an dem Verbindungspunkt 89 zwischen dem Kondensator 50 und dem Kondensator 87 angeschlossen. Die Kapazität des Speicherkondensators 50 für den Entnahmeimpuls ist proportional der Steilheit des Abschnittes der Hystereseschleife, die beim Anlegen des Impulses durchlaufen wird. Wenn ein Entnahmeimpuls von der Batterie 76 dem im binären Null-Zustand befindlichen Kondensator 50 zugeführt wird, wird der Abschnitt ck durchlaufen, und der Kondensator weist einen hohen kapazitiven Widerstand für den Entnahmeimpuls auf. Daher tritt der Impuls hauptsächlich am Kondensator 50 auf. Der Impuls, der am Ausgang 88 entsteht, weist aber nur eine sehr geringe Amplitude auf. Wenn ein Entnahmeimpuls an den Kondensator im binären Eins-Zustand gelegt wird, wird der Abschnitt dh k durchlaufen, und der Kondensator weist eine hohe Kapazität für den Entnahmeimpuls auf, wodurch die Impulsspannung hauptsächlich am Kondensator 87 auftritt und einen ziemlich hohen Wert aufweist. Die Impulse, die so an der Klemme 88 entstehen, lassen sich leicht voneinander unterscheiden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Diese Figur zeigt eine Schaltung, die der in Fig. 6 im wesentlichen gleicht, aber noch eine zusätzliche vierte Spannungsquelle 90 enthält. Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 7 ist die gleiche wie die nach Fig. 6, indem ebenfalls anfangs der Kondensator in den binären Null-Zustand zurückgestellt wird und darauf Angaben in den Kondensator eingeführt werden. Die Entnahme, die an Hand der Fig. 6 beschrieben worden ist, wird eine löschende Entnahme genannt, so daß, wenn Angaben aus dem Speicherkondensator entnommen werden, in jedem Fall der Kondensator 50 in den binären Null-Zustand zurückgestellt werden muß, wodurch die vorher gespeicherten Angaben gelöscht werden. Der Entnahmeimpuls für die Schaltung nach Fig. 7 wird von der Batterie 90 geliefert, die beim Schließen des Schalters 94 das Anlegen eines Impulses von einer geringeren Amplitude als die Spannung E₁. über den Widerstand 92 veranlaßt, die dabei nicht ausreicht, um den Kondensator von dem einen Polarisationszustand in den anderen umzuschalten. Die Impulse können Impulse beider Polaritäten sein; im gegenwärtigen Fall wird ein positiver Impuls angelegt. Dieser Impuls läßt, wenn der Kondensator 50 beim Punkt c eine binäre Null speichert, die Schleife längs eines Abschnittes des Teiles ck durchlaufen. Wenn dagegen der Kondensator beim Punkt b eine binäre Eins speichert, läßt dieser Impuls die Schleife längs des Abschnittes des Teiles d h durchlaufen. Die Steilheit dieser Abschnitte ist unterschiedlich. Die Steilheit des Abschnittes ck ist geringer als die des Abschnittes dh. Da sich die Steilheit der durchlaufenden Schleifenabschnitte entsprechend der gespeicherten Information unterscheiden, unterscheiden sich auch die Kapazitäten des Kondensators bei dem Entnahmeimpuls. Die Unterschiede in der Kapazität und somit auch die Unterschiede im Scheinwiderstand lassen einen Impuls größerer Amplitude an der Klemme 88 entstehen, wenn der Kondensator im binären Eins-Zustand ist, gegenüber dem Impuls, der entsteht, wenn sich der Kondensator im

binären Null-Zustand befindet. Die Wahl eines Entnahmeimpulses von positiver Polarität ist vorteilhaft, da dann die Steilheit des Abschnittes eck mit zunehmender Spannung fällt, während die Steilheit des Abschnittes g d Ii mit zunehmender Spannung steigt. Somit ist der Unterschied in der Kapazität, je nachdem, ob der Kondensator eine binäre Eins oder eine binäre Null speichert, unterschiedlich und ist größer, wenn ein positiver Entnahmeimpuls angelegt wird, als wenn

ein negativer Entnahmeimpuls zugeführt wird. Es ist io gende Spannung auf. Wenn der Schalter sich in der somit einfacher, die Ausgangsimpulse an der Klemme
88 zu unterscheiden, wenn positive Entnahmeimpulse
zugeführt werden. Da die Entnahmeinipulse eine geringere Amplitude als die Koerzitivspannung aufwei-

dem Ausgangsverstärker 111 und dem Kondensator 50 entstehen. Dieser Verstärker 111 verstärkt diese Spannung und führt sie der Kristalldiode 112 zu, die als Halbwellen-Gleichrichter dient. Die wirkliche an der Ausgangsklemme 113 entstehende Spannung hängt von der Stellung des Schalters 114 ab. Mit diesem Schalter in der voll ausgezogenen Stellung entsteht am Widerstand 115 die Ausgangsspannung und tritt an der Klemme 113 als eine in einer Richtung schwingestrichelten Stellung befindet, entsteht am Filter 116 und Widerstand 117 die Ausgangsspannung und tritt als stetige Spannung an der Klemme 113 auf. Der Zustand des Kondensators zeigt sich fortlaufend an der

sen, wird der Kondensator in seinen ursprünglichen 15 Klemme 113. solange der Schalter 102 geschlossen ge-

Speiclierzustand am Ende des Entnahmeimpulses zurückkehren. Die Entnahme kann eine nicht löschende Entnahme genannt werden. Da ferner die Koerzitivspaunung genau festgelegt ist und kein Wandern aufhalten wird. Durch diesen Arbeitsgang werden die in dem Kondensator gespeicherten Angaben nicht gelöscht. In gleicher Weise findet, wenn der Schalter geschlossen wird und dann zum Liefern einer Ent-

tritt, kann der Kondensator 50 beliebig oft auf diese 20 nähme geöffnet wird, kein Löschen während dieses Ar-

Weise abgetastet werden, ohne daß die Angaben gelöscht werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt, nach der in der an Hand von

Fig. 6 beschriebenen Weise durch die Batterie 72 eine 25 schlossen bleibt.

beitsganges statt. Die Ausgangsspannung an der Klemme 113 tritt, wenn der Schalter 114 sich in der gestrichelten Stellung befindet, als Impuls auf, dessen Dauer davon abhängt, wie lange der Schalter 102 ge

Vorspannung von £;,Volt an den Kondensator gelegt wird. Durch das wahlweise Schließen der Schalter 75 und 80 wird der Kondensator veranlaßt, die stabilen Polarisationszustände an den Punkten c und d der

Der Speicher nach Fig. 8 kann also durch Schließen des Schalters 102 betätigt werden, und zwar tritt eine Ausgangsspannung fortlaufend an der Klemme 113 auf. wenn der Kondensator eine binäre Eins speichert, Fig. 4 b anzunehmen. Das Abtasten des Speicherkon- 3° und es tritt keine Ausgangsspannung auf, wenn eine densators 50 erfolgt von einem abgestimmten Kreis, binäre XuIl im Kondensator gespeichert ist. Bei einer der die veränderliche Induktivität 100 und den Kon- solchen Arbeitsweise können die Schalter 75 und 80 densator 50 enthält. Da die Kapazität des Kondensa- wahlweise betätigt werden, um Angaben in dem Kontors 50 bei einer augelegten Spannung unterschiedlich densator zu löschen oder in ihm aufzunehmen. Der ist, je nachdem, ob der Polarisationszustand c oder der 35 Kondensator 118 mit einer großen Kapazität liegt Polarisationszustand d herrscht, ist die Resonanzfre- zwischen dem Verbindungspunkt 110 und der Indukquenz dieses abgestimmten Kreises von den in dem tivität 100 und hindert die Schaltimpulse daran, zurück Kondensator gespeicherten Angaben abhängig. Die zur Wechselstromquelle 104 zu laufen. Ferner ist eine Entnahmespannung wird durch das Schließen des Hochfrequenzdrosselspule 119 zwischen den Verbin-Schalters 102 von dem Generator 104 zugeführt, der 40 dungspunkt 110 und den Widerstand 74 gelegt, um die über den induktiven Widerstand 106 eine hochfre- hochfrequente Entnahmespannung daran zu hindern, quente Wechselspannung liefert. Der induktive Wider- daß sie zurück zur Schaltimpulsquelle verläuft,
stand 106 bildet mit der veränderlichen Induktivität Die Schaltung nach Fig. 8 kann sowohl als eine

100 einen Transformator. Gemäß der Art der ge- Sperr- als auch als eine Kippschaltung angesehen wünschten Ausgangsspannung ist die Induktivität 100 45 werden. Als Sperrschaltung ist die Induktivität 100 so eingestellt, daß sich der abgestimmte Kreis mit der z. B. so eingestellt, daß der abgestimmte Kreis bei der angelegten Hochfrequenz in Resonanz befindet, wenn angelegten Frequenz in Resonanz ist, wenn der Konsich der Kondensator 50 im binären Eins-Zustand beim densator 50 im Zustand d nach Fig. 4b ist. In diesem Punkt d der Fig. 4b befindet oder wenn er sich im Fall ist die Sperrschaltung geschlossen, solange sich binären Null-Zustand beim Punkt c der Fig. 4b be- 5° der Kondensator im stabilen Zustand beim Punkt c findet. Die Entnahme ist in diesem Falle nicht löschend, befindet, und wird durch das Schließen des Schalters da die Amplitude der Hochfrequenz, die an den Kon- 82 geöffnet, wodurch die Schleife längs des Abschnitdensator 50 gelegt ist, geringer ist als die Koerzitiv- tes ceg und beim Öffnen dieses Schalters bis zum spannung E_c für den Kristall. Durch Anlegen dieser Punkt d durchlaufen wird. Da beim Punkt d ein stabi-Wechselspannung wird, wenn der Kondensator sich in 55 ler Zustand herrscht, wird die Sperre geöffnet bleiben, dem binären Null-Zustand befindet, die Schleife hin bis der Schalter 75 geöffnet wird, wodurch der Kon- und zurück längs des Abschnittes e c k durchlaufen, densator seinen anderen stabilen Zustand beim

Punkt c annimmt. Wenn sich der Kondensator in dem dem Punkt d entsprechenden Zustand befindet

zurück längs des Abschnittes e c k durchlaufen, und wenn der Kondensator sich im binären Eins-Zustand befindet, wird die Schleife längs des Abschnittes gdh durchlaufen.

Die Induktivität des Elements 100 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel so eingestellt, daß sich der aus dem Kondensator 50 und der Induktionsspule gebildete Kreis bei der angelegten Entnahmefrequenz in Resonanz befindet, wenn der Kondensator 50 im binären Eins-Zustand beim Punkt d ist (vgl. Fig. 4b). Wenn somit eine binäre Eins im Kondensator gespeichert ist, wird durch das Schließen des Schalters 102 eine Wechselspannung mit beachtlicher

und der Schalter 102 geschlossen wird, tritt eine Wechselspannung am Verbindungspunkt 110 und eine einseitig gerichtete schwingende Spannung oder ein stetiger Spannungspegel an der Klemme 113 entsprechend der Stellung des Schalters 114 auf.

Wenn der Schalter 102 geschlossen gehalten wird und der Schalter 114 in der gestrichelten Stellung ist, kann die Schaltung nach Fig. 8 als Kippschaltung betrachtet werden, die von dem einen stabilen Zustand in den anderen durch abwechselndes Schließen der

Amplitude an dem Verbindungspunkt 110 zwischen 70 Schalter 75 und 80 umgeschaltet wird, wodurch auf-

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einanderfolgende Impulse von entgegengesetzter Polarität am Kondensator 50 entstehen. Wenn sich der Kondensator 50 in dem stabilen Zustand beim Punkt d der Fig. 4b befindet und darauf ein positiver Impuls von der Batterie 76 angelegt wird, entsteht an der Klemme 113 eine gleichförmige Spannung; wenn sich der Kondensator in dem stabilen Zustand beim Punkt c der Fig. 4b befindet, bleibt die Klemme auf dem Bezugspotential, an dem der Schalter 114 liegt, das in dem Ausführungsbeispiel Erdpotential ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 9 dargestellt. Das Löschen und die Aufnahme geschieht bei dieser Schaltung in der gleichen Weise, wie es an Hand der Fig. 6 l>eschrieben worden ist. Die Vorspannung E_b von der Batterie 72 wird wie in der Schaltung nach Fig. 6 negativ, aber an die andere Platte des Kondensators 50 angelegt, so daß stabile Polarisationszustände wieder an den Punkten c und d der Fig. 4b bestehen. Wie bei der Schal-Verbindungspunkt 134 zwischen der Diode 122 und der Sperre 121 liegt.

Somit tritt (vgl. Fig. 10), wenn eine binäre Null entnommen wird, ein einziger negativer Impuls, an der Verbindungsstelle 134 auf. Dieser Impuls, der durch die hintere Kante des Entnahmeimpulses entsteht, erscheint nach der Zeit t₂. Die Sperre 121 ist gewöhnlich geschlossen. Wenn jedoch der Schalter 75 geschlossen wird, wird ein positiver Impuls auf die Leitung 136 zu der Umkehrschaltung 138 gegeben, die den Impuls umkehrt, und dieser gelangt darauf über die Leitung 140 zur Sperre 121. Der Impuls öffnet die Sperre 121 zur Zeit t_x bis zur Zeit i₂. Da jedoch der einzige Impuls an der Verbindungsstelle 134, wenn eine binäre Null entnommen wird, nach der Zeit t₂ auftritt, wird kein Impuls an der Ausgangsklemme 120 entstehen. Wenn der Kondensator 50 sich dagegen im binären Eins-Zustand befindet, wird durch die vordere Kante des angelegten Entnahmeimpulses

g gg p

tung der Fig. 6 erfolgt durch das Schließen des Schal- 20 die Schleife längs des Abschnittes d h k durchlaufen.

ters 75, um einen Impuls -^-E₁. an den Kondensator zu legen, eine Zunahme der Spannung am Kondensator auf E_t Volt, wodurch dieser in den binären XuIl-Zustand beim Punkt c gelangt; beim Schließen des Beim Durchlaufen des Abschnittes d Ji wird ein positiver Impuls wie vorher an der Verbindungsstelle 130 erzeugt. Wenn dagegen der Abschnitt Ii k durchlaufen wird, ergibt sich kurz ein negativer kapazitiver

Schalters 80 wird ein negativer Impuls E_c angelegt, 25 Widerstand, und ein negativer Spannungsimpuls entwodurch der Spannungsabfall am Kondensator auf steht an dem Verbindungspunkt 130. Die hintere E₁, Volt vermindert wird und die Schleife bis zum Kante des Entnahmeinipulses, bei welcher der Abbinären Eins-Zustand beim Punkt d durchlaufen wird. schnittte durchlaufen wird, liefert nach der Zeit t₂ Durch Schließen des Schalters 75 werden ferner die einen negativen Impuls an der Klemme 130. Der in dem Kondensator gespeicherten Angaben wie vor- 30 Gleichrichter 122 läßt nur die negativen Impulse an heraus diesem entnommen, wobei ein Ausgangsimpuls dem Verbindungspunkt 134 erscheinen; da jedoch die an der Ausgangsklemme 120 entsteht. Die Klemme
120 ist über die Sperre 121, die Diode 122 und über
die aus dem Kondensator 124 und dem Widerstand
126 bestehende differenzierende Schaltung an den
Verbindungspunkt 128 angeschlossen, an den der Entnahmeimpuls -J- E₁. angelegt wird. Wie bereits ausgeführt worden ist. wird durch das Anlegen des Entnahnieinipulses, wenn sich der Kondensator 50 im
binären Xnll-Zustand beim Punkt c der Fig. 4b befin- 40
det, die Schleife längs des Abschnittes ck durchlaufen,
und wenn der Kondensator 50 im binären Eins-Zustand beim Punkt d ist, wird die Schleife längs des
Abschnittes Jh k durchlaufen. Im letzteren Fall weist
ein Teil dieses durchlaufenen Abschnittes eine negative Steilheit auf. Da die Kapazität des Kondensators
proportional der Steilheit der Polarisations-Spannungji-KennHnie ist, weist der Kondensator, wenn er
sich anfangs im binären Eins-Zustand befindet, kurz

Sperre 121 nur von der Zeit I₁ bis zur Zeit ?., geöffnet ist, tritt nur der erste der beiden negativen Impulse an der Ausgangsklemme 120 auf. AVenn somit eine binäre XuIl in dem Kondensator gespeichert ist, entsteht durch das Anlegen eines Entnahmeimpulses keine Ausgangsspannung an der Klemme 120; wenn jedoch eine binäre Eins gespeichert ist, tritt ein Ausgangsimpuls an dieser Klemme auf.

Die Fig. 11 zeigt die Kennlinie der Polarisation in Abhängigkeit von der angelegten Spannung für einen Barium - Titanat - Kristall bei einer Temperatur von 4⁰C. Barium-Titanat unterliegt, wie bereits ausgeführt worden ist, einem Übergang von dem tetragonalen zum orthohombi sehen Zustand bei annähernd 5° C. Der Übergang ist von der ersten Ord

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nung. Wenn das Material einer Vorspannung unterworfen wird, wenn es gekühlt ist. sinkt die Temperatur, bei der der Übergang auftritt. Beim eine negative Kapazität für den Entnahmeimpuls auf. 50 Übergang vom tetragonalen zum kubischen Zustand Die Impulse an den verschiedenen Verbindungs- zeigt die Polarisation-Temperatur-Kennlinie den punkten in dem Ausgangskreis beim Anlegen von Hystereseeffekt, der bei der einen Temperatur, wenn einem Entnahmeimpuls sind in Fig. 10 dargestellt. das Material abgekühlt ist. und bei einer höheren Beim Kondensator im binären Xull-Zustand tritt kein Temperatur, wenn der Kristall erhitzt ist. auftritt, negativer kapazitiver Widerstand für den Entnahme- 55 Der Temperaturbereich, bei dem dieser Hysterese

impuls auf, der sich (vgl. Fig. 10) von Z₁ bis f., erstreckt, wobei /j der Zeit entspricht, bei welcher der Schalter 75 geschlossen wird, und f., der Zeit entspricht, bei welcher dieser Schalter geöffnet wird. Durch die aus dem Kondensator 124 und dem Widerstand 126 bestehende Schaltung werden die vordere und die hintere Kante des Entnahmeimpulses differenziert. Avodurch der positive und der negative Impuls an dem Verbindungspunkt 130 zwischen dem Kondensator 124 und dem Gleichrichter 122 entsteht. Die Diode 122 stellt einen hohen Widerstand für den positiven Impuls und einen niedrigen Widerstand für den negativen Impuls an dem Verbindungspunkt 130 dar, so daß nur bei dem negativen Impuls ein beachtlicher Strom durch den Widerstand 132 fließt, der an den effekt auftritt, ändert sich bei verschiedenen Kristallen; bei einem bestimmten untersuchten Kristall, bei dem der Übergang bei nicht angelegter Spannung bei 6° C auftritt, liegt der Temperaturbereich mit dem Hystereseeffekt bei etwa 6° C.

Der Übergang erfolgt bei gekühltem Material vom tetragonalen in den ortho rhombischen Zustand und beim erhitzten Material vom ortho rhomb: sehen in den tetragonalen Zustand. Barium-Titanat ist in beiden Zuständen ferroelektrisch, aber in dem tetragonalen Zustand sind die Koerzitivspannung, die zum Umschalten von dem einen Zustand in den anderen erforderlich ist, und die plötzlich anwachsende Polarisation des Materials größer als in dem orthorhombischen Zustand. Diese Kennlinie und die obenerwähnte

Temperaturkennlinie mit Hystereseeffekt bei der Übergangstemperatur lassen das Material die dreifache Hystereseschleife (vgl. Fig. 11) aufweisen. Die mittlere Schleife stellt die Hystereseschleife in dem orthorhombischen Zustand dar. Wenn die Spannung und somit das angelegte elektrische Feld ansteigt, tritt ein Übergang vom orthorhombischen in den tetragonalen Zustand beim Anlegen einer Spannung von E, Volt auf, wie dies vorher an Hand von Fig. 5 dargelegt wurde.

Es soll hierbei bemerkt werden, daß die Richtung der plötzlich anwachsenden Polarisation in einem Barium-Titanat-Kristall bei verschiedenen kristallinischen Zuständen verschieden ist. Obwohl dieser physikalische Zustand, welcher durch die Eigenschaft des Materials bestimmt ist, dessen Polarisation plötzlich anwachsen kann, gewöhnlich mit der Fähigkeit verbunden ist, die Polarisation beim Nichtvorhandensein eines elektrischen Feldes beizubehalten, kann dieselbe Eigenschaft als Komponente der Gesamtpolarisation in dem Material betrachtet werden, wenn dieses einem elektrischen Feld ausgesetzt ist. Da in dem kubischen Zustand Barium-Titanat paraelektrisch ist, gibt es natürlich keine plötzlich anwachsende Polarisation, und eine durch Anlegen einer Spannung hervorgerufene Polarisation weist eine Richtung senkrecht zu den im wesentlichen parallel durchlaufenen ebenen Oberflächen des Kristalls auf, an die die Elektroden in dem hier erörterten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung angeschlossen sind. In dem tetragonalen Zustand verläuft die Richtung der plötzlich anwachsenden Polarisation zu den mit Elektroden versehenen Oberflächen, während in dem orthorhombischen Zustand die Polarisationsrichtung winklig zu diesen Oberflächen verläuft. Somit steigt beim Anlegen einer Spannung an die mit Elektroden verseheneu ebenen Oberflächen eines Kristalls im tetragonaien Zustand die Polarisation in derselben Richtung, während sie sich durch das Anlegen einer Spannung an dieselben mit Elektroden versehenen Oberflächen eines Kristalls im orthorhombischen Zustand um die Polarisationsrichtung, die bereits im Material besteht, zu drehen sucht.

Die plötzliche Polarisationszunahme, die beim Übergang vom orthorhombischen in den tetragonaien Zustand auftritt, kann dadurch erklärt werden, daß die wirksame, plötzlich anwachsende Polarisation in dem Material, d. h. die Komponente der Polarisation in Richtung senkrecht zu den mit Elektroden versehenen Oberflächen des Kristalls, größer im tetragonalen Zustand als im orthorhombischen Zustand ist. Bei fallender Spannung tritt der Übergang zurück zum orthorhombischen Zustand bei der Spannung E₀ auf. Eine gleiche Schleife wird in dem dritten Quadranten beobachtet. Es soll bemerkt werden, daß die äußeren Schleifen, wenn die Temperatur, auf der das Material gehalten wird, erniedrigt wird, weiter von der Mitte verschoben werden. Eine größere Spannung ist erforderlich, um einen Übergang vom orthorhombischen zum tetragonaien Zustand zu veranlassen. Was die doppelte Schleife bei der höheren Übergangstemperatur betrifft, so unterscheiden sich die Steilheiten der waagerechten Abschnitte dieser Schleife voneinander. Der Unterschied ist für Temperaturen, die näher bei der Übergangstemperatur liegen, größer. Beim Übergang bei höherer Temperatur erfolgt der Übergang von dem einen in den anderen Zustand äußerst schnell. Der Übergang ist schärfer festgelegt, wenn die Elektroden die gesamten oder fast die gesamten Oberflächen des Kristalls bedecken.

Ein Kondensator mit einem Barium-Titanat-Kristall, dessen Temperatur auf einer Höhe gehalten wird, bei der ein übergang vom tetragonaien Zustand in den orthorhombischen Zustand erfolgt, kann als Speicherelement in einer Schaltung in gleicher Weise verwendet werden, wie dies bezüglich der Arbeitsweise bei höherer Übergangstemperatur beschrieben ist. Die Vorspannung E_b nimmt zu, wenn die Arbeitstemperatur abnimmt. Es soll bemerkt werden, daß die Vorspannung in dem niedrigeren Temperaturbereich in der Nähe von 5° C höher ist als die, die in dem höheren Temperaturbereich in der Nähe von 120° C erforderlich ist. Der Polarisationszustand d in Fig. 11 ist dem binären Eins-Zustand, und der Zustand c ist dem binären Null-Zustand zugeordnet. Die größere Polarisation bei c ist eine Folge davon, daß die wirksame, plötzlich anwachsende Polarisation in dem Material zunimmt, wenn es von dem orthorhombischen in den tetragonaien Zustand umgeschaltet wird. Wie vorher sind die Steilheiten der durchlaufenen Schleifen beim Anlegen eines Impulses an den Kondensator proportional der Kapazität, die der Kondensator für den Impuls aufweist. Es ergibt sich somit, daß ein Kondensator bei einer Temperatur, die bei oder unter seiner Übergangstemperatur liegt, in einem Speicher nach Fig. 6 verwendet werden kann. Bei einer solchen Verwendung enthält der Behälter 70 in Fig. 6 die Vorrichtung, um den Kondensator auf der gewünschten Temperatur bei etwa 5° C zu halten; die Spannungen, die von den Batterien 72, 76 und 82 geliefert werden, entsprechen den Werten E,,, +E_c bzw. — E_c (vgl. Fig. 11). Da die Unterschiede in den Steilheiten der waagerechten Abschnitte der Schleife verschieden sind, weil die Steilheit des Abschnittes gdh größer als die des Abschnittes eck ist, kann ein Kondensator in dem niedrigeren Temperaturübergangsbereich ferner als ein Speicherelement in den Schaltungen nach den Fig. 7 und S benutzt werden. Der Behälter 70 in jeder Figur enthält die Vorrichtung, die den Kristall auf der geeigneten Temperatur bei etwa 5° C hält. Bei Verwendung eines solchen Kondensators in der Schaltung nach Fig. 7 entsprechen die von den Batterien 72, 76 und 82 gelieferten Spannungen den Spannungen E_b, +E_c bzw. —E_c (vgl. Fig. 11). Die Spannung der Batterie 90 ist geringer als die Koerzitivspannung E₁. für die Schleife dieser Figur. In gleicher Weise enthält bei einem solchen Kondensator in der Schaltung nach Fig. 9 der Behälter 70 die Vorrichtungen, durch die der Kristall auf der gewünschten Temperatur bei etwa 5° C gehalten wird. Die Batterien 72, 76 und 82 liefern die Spannungen E_b, +£₍. bzw. -E₁., die den Spannungen für die Schleife nach Fig. 11 entsprechen. Es soll bemerkt werden, daß sich die Impulse an der Ausgangsklemme jeder dieser Schaltungen entsprechend der Steilheit der Abschnitte jeder durchlaufenen Schleife bei der Entnahme unterscheiden. Obwohl in jedem Fall die Impulse unterschiedlich sind, unterscheidet sich das Verhältnis der Amplitude des Ausgangsimpulses für eine binäre Eins-Entnahme zu der Amplitude eines Ausgangsimpulses für eine binäre Null-Entnahme entsprechend dem Verhältnis der Kapazitäten für jede Schleife.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Aus einem Kondensator mit ferroelektrischem Dielektrikum bestehendes Speicherelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Dielektrikums auf einem Wert gehalten wird, bei dem zwei verschiedene Kristallisationszustände

mit bei konstanter Feldstärke unterschiedlicher Polarisation möglich sind (Curie-Temperatur), und daß das Dielektrikum dauernd einer Feldstärke ausgesetzt ist, die als Folge eines zu speichernden Impulses so weit erhöht oder verringert wird, daß sich der Kristallisationszustand und damit der Polarisationszustand ändert.

2. Anordnung für ein Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dauernd auf das Dielektrikum des ferroelektrischen Speicherelementes (50) einwirkende Feldstärke (E_b) durch eine Gleichspannungsquelle (72) in Verbindung mit Widerständen (74, 86) erzeugt wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem ferroelektrischen Speicherelement (50) eine Kapazität (87) geschaltet ist, an der eine den gespeicherten Wert kennzeichnende Spannung entsteht, wenn dem Speicherelement ein Impuls, vorzugsweise mit einer zur Änderung des Kristallisationszustandes ungenügenden Amplitude, zugeführt wird.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Speicherelement (50) mit einer Induktivität (100) einen Schwingkreis bildet und die Frequenz der dem Schwingkreis über einen Widerstand (Kapazität 118j zugeführten Wechselspannung so gewählt ist, daß in einem der beiden Kristallisationszustände Resonanz eintritt, während die Amplitude der Wechselspannung kleiner gewählt ist, als zur Änderung des Kristallisationszustandes erforderlich, so daß die am Resonanzkreis auftretende Spannung den gespeicherten AVert angibt.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß dem ferroelektrischen

Speicherelement (50) zur Feststellung des gespeicherten Wertes ein einen bestimmten der beiden Kristallisations- bzw. Polarisationszustände verursachender Rückstellimpuls zugeführt wird und die dabei am ferroelektrischen Speicherelement (50) liegende Spannung (Klemme 128) über Differenzierglieder (124, 126), eine Diode (122) und eine während der Dauer des Rückstellimpulses durchlässige Sperre (121) an der Ausgangsklemme (120) wirksam ist.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum des ferroelektrischen Speichers aus Barium-Titanat-Kristall besteht.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte negativer Steilheit der Kennlinie des Dielektrikums durch die Größe der die Kristallflächen bedeckenden Elektroden bestimmt werden.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kristalls auf 121° C gehalten wird.

9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kristalls auf 5° C siehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 514 698;
Bell Laboratories Record, Bd. 33, September 1955, S.335 bis 342:

Physical Review, Bd. 91, Nr. 3, August 1953. S.513 bis 517;

Proceedings of the I.R.E., Dezember 1955, S. 1738 bis 1793;

H & B-Taschenbuch, Elektrische und wärmetechnische Messungen, O.Auflage, 1954, S. 142.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen