DE1449808A1 - Hypergyroelectric storage elements and their application - Google Patents
Hypergyroelectric storage elements and their applicationInfo
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Description
Hypergyroelektrische Speicherelemente und deren Anwendung Die Erfindung betrifft Speicherelemente, bei welchen sogenalinte hypergyroelektrische Stoffe verwendet werden.Hypergyroelectric storage elements and their application The invention relates to storage elements in which so-called hypergyroelectric substances are used will.
Auf der Basis der hier gegebenen Definitiong daß "-blektrogyration" die Veränderungsgeschwindigkeit der Lichtgyration mit Bezug auf ein elektrisches Feld durch eine sehr geringe Spannung ist, wird der Ausdruck l'Hypergyroelektrikum" hier als ein Stoff definierty der beim Fehlen eines elektrischen Feldes zwei stabile Zustände von gegenseitig entgegengesetzten Vorzeichen der Elektrogyration hat, welche beiden Zustände entsprechend einem an den Stoff gelegten elektrischen Feld abwechseln. Hypergyroelektrika sind notwen.digerweise Ferroelektrika.On the basis of the definition given here that "-lectrogyration" the rate of change of light gyration with respect to an electrical one Field is through a very low voltage, the expression l'Hypergyroelektrikum " Defined here as a substance which in the absence of an electric field two stable Has states of mutually opposite signs the electrogyration, which alternate between the two states according to an electric field applied to the substance. Hypergyroelectrics are necessary Ferroelectrics.
Ein Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung eines-neuen Speicherelements, welches ein einfaches Schreiben und Lesen, eine rasche Arbeitsweise und ein nichtlöschendes Lesen ermöglicht, das beliebig oft wiederholt werden kann, ohne daß ein Verlust der Speicherung eintritt. Iiiibesonderen besteht ein Ziel der Erfindung, mit Hilfe von Hypergyroelektrika ein Speicherelement zu- schaffen, bei welchem-da s-Schreiben elektrisch und mit Hilfe einer sehr geringen Vorspannung (elektrisches Feld) geschähen kann, -während das Lesen durch Licht (durchgelassenes Licht) erfolgt.A main object of the invention is to create a new memory element, which is an easy writing and reading, a quick working method and a non-erasable one Reading enables that can be repeated as often as desired without loss storage occurs. In particular, it is an object of the invention to help to create a storage element of hypergyroelectrics in which-da s-writing electrically and with the help of a very low bias voltage (electric field) can, while reading is done through light (transmitted light).
In Speichervorrichtungen, welche als#die Gehirne von elektronischen C> Rechnern bezeichnet werden können, werden-verschiedene Arten von Speicherelementen je nach ihrem Zweck verwendet. 'a-'peichervorrichtungen_p in welchen Teile, wie l,..iagnettromm.eln und hlagnetbänder, verwendet werden, ermöglichen ein nichtlöschendes Lesen und sind billig. Solche vorrichtungen haben jedoch mechanisch bewegliche Teile und brauchen verhältnismässig lang zum Schreib en und Lesen. Andererseits ermöglicht die Verwendung von fer-romagnetischen Mfaterialieng wie Ferrit oder Ferroeiektrika, z.B.- Bariumtitanat, ein rasches '.ichreiben und LeS'en,' jedoch ist, da das Lesen in diesem Falle destruktiv ist, das erneute Einschreiben nach Beendigung des Lesevorgangs erforderlich.In memory devices which can be described as the brains of electronic # C> computers, types of storage elements-different are used according to their purpose. Storage devices in which parts such as magnetic drums and magnetic tapes are used enable non-erasable reading and are inexpensive. However, such devices have mechanically moving parts and take a relatively long time to write and read. On the other hand, the use of ferromagnetic Mfaterialieng such as ferrite or ferroelectrics, e.g. barium titanate, enables rapid writing and reading, but since reading is destructive in this case, rewriting is necessary after completion of the reading process.
Die Art, das Prinzip und die Einzelheiten der Erfindung sowie weitere Ziele und Vorteile derselben ergeben sich am besten aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden ',eichnungen, in welchen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen, und zwar zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellungg aus welcher die Hysteresekurve eines ferromagnetischen Materials ersichtlich ist; 0 Fig. 2 eine graphische Darstellungg welche die Hysteresekurve des .Verhältnisses zwischen einem elektrischen Feld und dem optischen Drehungsvermögen eines in dem erfindungsgemässen Speicherelement verwendeten hypergyroelektrischen Stoffes zeigt; Fig- 3 zwei Diagramme2 welche im Prinzip die beiden Zustände des vorerwähnten hypergyroelektrischen Stoffes anzeigen;.The nature, principle and details of the invention and further objects and advantages thereof will be best understood from the following description in conjunction with the accompanying ', calibration voltages, in which like reference numerals refer to like parts, namely: Figure 1 is a graph. Representation from which the hysteresis curve of a ferromagnetic material can be seen; . 0 Figure 2 is a graph showing the hysteresis curve shows the Darstellungg .Verhältnisses between an electric field and the optical rotatory power of a hypergyroelektrischen substance used in the inventive memory element; Fig. 3 shows two diagrams2 which in principle show the two states of the aforementioned hypergyroelectric substance.
Fig- 4 und 5 Seitenansichteng im Längsschnitt, welche die wesentlichen Teile von Ausführungsformen von Speichervorrichtungen zeigen, in welchen das erfindungsgemässe Speicherelement verwendet wird und.4 and 5 are side views in longitudinal section showing the essential parts of embodiments of storage devices in which the storage element according to the invention is used and.
Fig. 6 eine Draufsicht» welche ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemässen Speichervorrichtung in Matrixanordnung zeigt. 6 shows a plan view which shows a further example of a memory device according to the invention in a matrix arrangement.
Um das volle Verständnis der Art und der Anwendbarkeit der Erfindung-, zu erleichtern$ wird nachfolgend eine kurze Beschreibung des Prinzips beim Schreiben und Lesen im Falle eines ferromagneti,schen Speicherelements gegeben.In order to fully understand the nature and applicability of the invention, To facilitate $, the following is a brief description of the principle at the Writing and reading given in the case of a ferromagnetic memory element.
Bei der in Fig. 1 gegebenen graphischen Darstellung ist auf der Abszisse die magnetische Feldstärke H aufgetragen und auf der Ordinate die magnetische Induktion B.o Wenn das an das ferromagnetische Material gelegte hiagnetfeld in der positiven Richtung von der magnetischen Feldstärke Null aus vArstärkt.wirdp'schreitet die Magnetisierung_längs--einer Linie Oa :Üortg bis bei einem bestimmten Wert Bl der magnetischen Induktion eine Slättigung erreicht wird. Wenn von diesem Zustand aus die magnetische Feldstärke herabgesetzt wirdg kehrt der Zustand nicht wieder zum Nullpunkt zurück und wird" auch wenn das Magnetfeld völlig weggenommen wird, der Zustand Bl (z.B. ein 11011-Zustand) aufrecht erhalten.In the graph given in FIG. 1 , the magnetic field strength H is plotted on the abscissa and the magnetic induction Bo is plotted on the ordinate Magnetisierung_längs - a line Oa: Üortg until saturation is reached at a certain value B1 of the magnetic induction. If the magnetic field strength is reduced from this state, the state does not return to the zero point and "even if the magnetic field is completely removed, the state B1 (eg a 11011 state) is maintained.
Wenn dann ein 14agnetfel,cl in der entgegengesetzten Aichtüng an das ferxomagnetische Material gelegt wird" findet eine Magnetisierung inder entgegengesetzten Richtung längs einer Linie bc statt$ bis der entgegengesetzte Sättigungspunkt- erreicht istund. das Material einen Zustand B2,9(Z.B. einen 11111-Zustand) einnimmt. Wenn bei diesem Zustand das Magnetfeld weggenommen wird,--beh41t das Material seinen 32-Zustand der Magnetisierung bei.,' Die Beibehaltung dieser beiden Werte Bl und B2 in'der beschriebenen Weise selbEt.beim Fehlen eines Til'agnetfeldes bedeutet, daß ein Informati"onsbit gespeichert ist. Die auf diese Weise gespeicherte Information kann dadurch gelesen werdeng daß an das ferromagnetische blaterial ein Magnetfeld gelegt wird, das Od in Fig. 1 entspricht$ in welchem Augenblick sich der 11111-Zustand in den 11011-Zustand verändert und wird-eine Ausgangsspannungy die einer elektromotorischen Kraft dB/dt proportional ist* infolge der Veränderung von B in einem nicht gezeigten äusseren Stromkreis erzeugt. Da in diesem Falleg wenn der frühere Zustand ein 11011-Zustand war, eine elektxomotorische Kraft nicht auftritty ist es möglich, festzustellen, ob der frühere Zustand der "O"-Zustand oder der 11111-Zustand war. Da jedoch in allen Fällen nach dem Lesen der Zustand in den 11011-Zustand zurückkehrt, ist die Speicherung vom destruktiven TYP-Ein besonderes Ziel der Erfindung ist daher u.a. die Schaffung eines neuen Speicherelementl bei welchem durch die Verwendung eines hypergyroelektrischen Stoffes der vorangehend beschriebene Nachteil einer deetruktiven Speicherung vermieden ist.If a magnetic field is then placed on the ferxomagnetic material in the opposite direction, magnetization takes place in the opposite direction along a line bc until the opposite saturation point is reached and the material has a state B2,9 (e.g. a 11111 state If the magnetic field is removed in this state, - the material retains its 32-state of magnetization. "The retention of these two values B1 and B2 in the manner described, the same in the absence of a magnetic field means, that an information bit is stored. The thus stored information may thus are g read that a magnetic field is applied to the ferromagnetic blaterial, the OD in FIG. 1 corresponds $ at what moment the 11111 state changed in the 11011 state, and is-a Ausgangsspannungy the electromotive Force dB / dt is proportional * generated as a result of the change in B in an external circuit, not shown. In this case, since if the previous state was a 11011 state, an electromotive force does not appear, it is possible to determine whether the previous state was the "O" state or the 11111 state. However, since the state returns to the 11011 state in all cases after reading, the storage is of the destructive type Deetructive storage is avoided.
Es ist bekannty daß2 wenn linear polarisiertes Licht durch Stoffe, wie Kristalle (z.B. Quarzkristalle) und Gasey Flüssigkeiten'und Glykollösungen hindurchtritt, an die ein blagnetfeld gelegt wird, sich die Polarisationsebene des Lichtes dreht, welche Erscheinung als optische Ak- tivität bezeichnet wird. Ferner ist die Erscheinungy bei-welcher bestimmte isotrope 3toffe in einem statischen elektrischen Feld anisotrop werden und eine Doppelbrechung-verursachenl, wenn Licht auf sie gerichtet wirdp' als der sogenannte Kerr-Effekt bekannt. In den vergangenen Jahren wurde experimentell festgestellt, daß bestimmte-Arten von Kristallen unter den ferroelektrischen Kristallen eine 'Umkehrung der Vorzeichen ihrer Elektrogyration erfahren. It is known that when linearly polarized light passes through substances such as crystals (e.g. quartz crystals) and gases, liquids, and glycol solutions to which a magnetic field is applied, the plane of polarization of the light rotates, a phenomenon known as optical activity . Furthermore, the phenomenon in which certain isotropic substances become anisotropic in a static electric field and cause birefringence when light is directed at them is known as the so-called Kerr effect. In recent years, it has been experimentally found that certain kinds of crystals among ferroelectric crystals undergo reversal of the signs of their electrogyration.
Im Besonderen zeigen diese bestimmten Artenvon Kristallstoffen Hysteresekurven wie in Fig. 2 dargestellt, in welcher in d-er -Abezisse die Spannung E (elektrische Feldstärke) und in der Ordinate das optische Drehungsvermögen-G aufgetragen ist. Wenn eine Spannung'in der Plus- oder Minusrichtung an einen Kristall von einer-Spannung E 0 und im Zustand des Drehungswinkels ä gelegt wird, dreht sich die Schwingungsebene längs der Bahn a, b, a oder al ee. f je nach dem früheren Zustand des- Kristalls. benn dann die Spannung auf Null zu--2Zückgeführt wird, dreht sich die Schwingungsebene längs der Bahn ei b2 dy -a oder f, ei g, a zur. Rückführung zur Stellung a. Da der frühere Zustand des Kristalls in diesem gespeichert iert, ist es mi#g-*#-lieh" durch dasAnlegen einer Spannung an den gegenwärtigen Zustand und durch das Beobachten, des Vorzeichens der Grösse d»Oji#dE (wobei E die angelegte Spannung und,(P der Drehungswinkel ist) festzustellen., ob der anfänglich gespeicherte Zustand der-11011-Zustand oder der 11111-Zustand ist.In particular, these particular types of crystalline matter show hysteresis curves as shown in Fig. 2, in which the voltage E (electric field strength) is plotted on the d-er -Accissa and the optical rotatability-G on the ordinate. When a Spannung'in the plus or minus direction on a crystal of a voltage E 0 and the condition of the rotation angle is set like, the vibration plane rotates along the path a, b, a, or al ee. f depending on the previous state of the crystal. When the voltage is then returned to zero to - 2, the plane of oscillation rotates along the path ei b2 dy -a or f, ei g, a to. Return to position a. Since the previous state of the crystal is stored in it, it is mi # g - * # - borrowed "by applying a voltage to the present state and by observing the sign of the magnitude d» Oji # dE (where E is the applied voltage and, (P is the angle of rotation) determine whether the initially stored state is the -11011 state or the 11111 state.
Die Verhältnisse der verschiedenen Schwingungseb enen kann'graphischwie in Fig. 3 gezeigt dargestellt werdeng in welcher die Linie Vl die Schwingungsrichtung des einfallenden Lichtest anzeigt., 'die Linie, V2, die Schwingungsrichtung nach-dem das. licht'durch - den Kristall hindurchgetreten ist,_ während die LiniEnV3 und V4 die Schwingungsrichtungen anzeigen, welche-brhalten werden, wenn sehr geringe Vorspann-'ungen angelegt werden.: Wenn V3 als der 11011-Zustand betrachte t wird, entspricht-V4 dem 11111-Zustand. In diesem Falle sind der durch die ßchwingungsebenen V2 und V3 gebildete Winkel und der durch die Schwingungsebenen V2 und V4 gebildete Winkel gleich. Ein Stoff, eeleher die beschriebene Eigenschaft aufweistg wird hier als hypergyroelektrischer Stoff bezeichnet.. Represented showed the ratios of the various Schwingungseb enes kann'graphischwie in Figure 3 are g in which the line Vl, the oscillation direction of the incident lightest indicating 'licht'durch after-which the line, V2, the vibration direction -. Has passed the crystal. While lines V3 and V4 indicate the directions of oscillation which will be sustained when very low bias voltages are applied: If V3 is considered to be the 11011 state, V4 corresponds to the 11111 state. In this case, the angle formed by the planes of oscillation V2 and V3 and the angle formed by the planes of oscillation V2 and V4 are the same. A substance that has the properties described above is referred to here as a hypergyroelectric substance.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend einige Beispiele von Speichervorrichtungen beschrieben, in -welchen das erfindungsgemässe Speicherelement verwendet wird.For a better understanding of the invention, some examples are given below of storage devices described in -which the storage element according to the invention is used.
Jede der in Fig. 4 und 5 gezeigten Vorrichtungen besitzt ein'Speicherelement 1,- bestehend aus einem hypergyroelektrischen Stoff$ der mit Elektroden 2 und 3 zum Anlegen einer Spannung versehen ist, einer Eingangssignalvorrichtung 49 die mit den Elektroden 2 und 3 verbunden ist, einer Lichtquelle 5, einem Polarisator 6, einem Analysator 79 einem Detektor 8 und einer Stromquelle 9 zum Anlegen einer sehr niedrigen Vorspannunge Im Betrieb jeder dieser Vorrichtungen wirdg wenn eine Spannung, welche einen bestimmten Mindestwert Überschreitet, durch die Eingangssignalvorrichtung 4 den Elektroden 2 und 3 zugeführt wird, entweder der 110"-Zustand oder der #l1U-Zustands je nach der Iblarität der angelegten Spannungg in dem Speicherelement 1 gespeichertg d.h. e«a findet ein Schreibvorgang statt.Each of the devices shown in FIGS. 4 and 5 has a 'storage element 1, - consisting of a hypergyroelectric substance which is provided with electrodes 2 and 3 for applying a voltage, an input signal device 49 which is connected to the electrodes 2 and 3 , one light source 5, a polarizer 6, an analyzer 79 to a detector 8 and a current source 9 for applying a very low Vorspannunge In operation, each of these devices wirdg when a voltage which is a certain minimum value exceeds, the electrode is fed 2 and 3 through the input device 4 Either the 110 "state or the # 11U state, depending on the nature of the applied voltage, is stored in the memory element 1 , ie a write operation takes place.
Hierauf erfolgt das Leseng indem das Licht von der Lichtquelle mittels
des Polarisators 6 polarisiert wirdy um ein linear polarisier-
Das vorerwähnte Strontiumdiealciumpropionat gehört zu der Spezie 4-11, wobei es jedoch noch andere irreguläre Ferroelektrika gibt, die ebenfalls Hypergyroelektrika werden können, welche zur erfindungsgemässen Verwendung geeignet sind. .'Wie beschriebeny wurde durch die Erfindung ein neuartiges Speicherelement geschaffen, bei welche#i das Schreiben elektrisch und das Lesen mittels einer sehr niedrigen Vorspannung und Licht (durchgelassenes Lic.ht) erfolgt. Die für dieses Speicherelement zum Schreiben und Lesen erforderliche Zeit ist daher kurz und sind ausserdem mechanische arbeitende Teile nicht erforderlich.The aforementioned strontium diealcium propionate belongs to the species 4-11, however, there are other irregular ferroelectrics that are also hypergyroelectrics which are suitable for use in accordance with the invention. .'As a novel memory element was created by the invention, at which # i writing electrically and reading by means of a very low one Bias and light (transmitted Lic.ht) done. The one for this storage element The time required for writing and reading is therefore short and, moreover, are mechanical working parts not required.
Ferner ermöglicht das,erfindungsgemässe Speicherelement ein nichtlöschendes Leseng was mit den bekannten ferromagnetischen und ferroelektrischen Materialien nicht erzielt werden kann. Das erfindungsgemässe Speicherelement ist ckher zur Anwendung für-elektronische Rechehanlageny besonders bei Anlageng bei welchen Licht verwendet wird, von hoher Wirksamkeit* ,Die Erfindung ist natürlich'nicht a I uf die vorangehend beschriebenen bevorzu ten Ausführungsformen beschränkt) sondern kann innerhalb .,ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.Furthermore, the memory element according to the invention enables a non-erasing Read something about the known ferromagnetic and ferroelectric materials cannot be achieved. The memory element according to the invention is now in use for electronic computers especially for systems where light is used is, of high efficacy *, The invention is of course not related to the foregoing preferred embodiments described) but can be within., their Underwent various changes within the framework.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2893463 | 1963-06-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1449808A1 true DE1449808A1 (en) | 1968-11-21 |
Family
ID=12262212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19641449808 Pending DE1449808A1 (en) | 1963-06-01 | 1964-06-01 | Hypergyroelectric storage elements and their application |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1449808A1 (en) |
-
1964
- 1964-06-01 DE DE19641449808 patent/DE1449808A1/en active Pending
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