DE1286109B - Bistabile Speichervorrichtung sowie Verfahren zum Speichern und Abrufen von digitalen Informationen unter Verwendung derselben - Google Patents

Description

Bei einer bekannten Speichervorrichtung der ge- ίο zustand in den instabilen Zustand und umgekehrt

wirkendes Magnetfeld die gleiche Richtung besitzen, 15 schaltet werden, daß das angelegte elektrische Feld während der Widerstand abnimmt, wenn der Strom- auf einem konstanten Wert gehalten .und die auf das fluß und die Magnetisierungsrichtung senkrecht zu- Plasma einwirkende magnetische Koerzitivkraft geändert wird, beispielsweise indem der Strom geändert wird, der durch eine das Speicherelement umgebende

einander stehen. Die Vorrichtung liefert ebenso wie die meisten anderen bekannten Festkörperspeicher

vorrichtungen, z. B. Magnetkernspeicher, ferroelek- 20 Drahtspule fließt. Im allgemeinen ist es jedoch zweck

mäßiger, die Koerzitivkraft konstant zu halten und den Zustand des Plasmas dadurch umzuschalten, daß die Spannung der zur Ausbildung des elektrischen Feldes dienenden Spannungsquelle geändert wird. Im einen wie im anderen Fall wird der Zustand des Speicherelements durch ein Ansprechen auf das Vorhandensein oder NichtVorhandensein einer Schwingungskomponente des über das Speicherelement fließenden Stromes oder der an dem Speicherelement

irische Speicherelemente und bistabile Kippschaltungen, als Ausgangssignal einen Gleichspannungs- oder Gleichstromimpuls. Dadurch wird eine gleichspannungsmäßige Verarbeitung des Ausgangssignals erforderlich.

Bei einer anderen bekannten Speichervorrichtung
besteht jedes Speicherelement aus einem Bandleitungsabschnitt, dem als Last ein Vakuum in Gegenwart
eines magnetischen Feldes aufgedampfter Permalloy-FiIm zugeordnet ist, der eine einachsige Anisotropie 30 anliegenden Spannung ermittelt, deren Frequenz der besitzt. Wird der Film einem schwachen äußeren Ma- Frequenz der schraubenförmigen Instabilität innergnetfeld ausgesetzt, dessen Richtung parallel zur halb des Speicherelements entspricht. Dadurch, daß Anisotropieachse des Magnetfilms ist, und wird der zur Durchführung der Einlese- und Auslesefunktio-Bandleitungsabschnitt aus einem UHF-Generator ge- nen die Quellenspannung moduliert wird, entfällt die speist, dessen Frequenz größer als die Larmor-Prä- 35 Notwendigkeit, gesonderte Einlese- und Auslesezessions-Frequenz des Magnetisierungsvektors des leitungen vorzusehen, die zu den einzelnen Speicher-Magnetfilms ist, nimmt die Dämpfungszahl des Band- elementen hin- bzw. von diesen wegführen. Indem die leitungsabschnitts zu, wenn der Magnetisierungsvektor parallel zu dem äußeren Magnetfeld liegt, und

überlagerten Plasmaschwingungen in den den Speicherelementen gemeinsamen, zur Spannungsquelle

nimmt die Dämpfungszahl ab, wenn der Magnetisie- 40 führenden Leitungen ermittelt werden, lassen sich rungsvektor antiparallel zu dem äußeren Magnetfeld auch gesonderte Ausgangsleitungen vermeiden, die steht. Diese Speichervorrichtung hat zwar den Vorteil, daß ihre Ausgangssignale Wechselspannungs

signale sind, die leichter als Gleichspannungssignale

an die einzelnen Speicherelemente angeschlossen sind. Durch Verwendung von zweckentsprechenden frequenzselektiven Gliedern oder anderen Einrichtungen

weiterverarbeitet werden können, doch sind sowohl 45 zur Analysierung des Frequenzspektrums, die an die die zur Speisung der belasteten Bandleitungsabschnitte Spannungsquelle angeschlossen sind, kann das Vorhandensein oder NichtVorhandensein des Schwingungszustandes in unterschiedlichen, einzelnen Spei

cherelementen erfaßt werden und lassen sich Aus

erforderlichen UHF-Generatoren als auch die Speicherelemente selbst aufwendig und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
einfach aufgebaute, bistabile Speichervorrichtung zu 50 gangskanäle vorsehen, um gewünschte Rechen- oder schaffen, die Wechselspannungsausgangssignale in Schaltfunktionen auszuführen. Ein wichtiger Vorteil Abhängigkeit von Steuergleichspannungen zu liefern der Erfindung besteht also darin, daß bei Verwenvermag, so daß aufwendige Hochfrequenzgeneratoren dung mehrerer Speicherelemente eine diesen Speials Treiber nicht erforderlich sind. Diese Aufgabe cherelementen gemeinsame, einzige modulierte Spanwird, ausgehend von einer Speichervorrichtung der 55 nungsquelle zur Steuerung der Einlese- und Ausleseeingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch funktionen verwendet werden kann. Die Anschlußgelöst, daß an dem Speicherelement ein zur Injektion leitungen dieser gemeinsamen Spannungsquelle lassen eines Elektronen-Defektelektronen-Plasmas bestimmtes elektrisches Feld und ein magnetisches Feld anliegen, daß zum Einlesen die elektrische und/oder die 60
magnetische Feldstärke auf einen dem Schwellwert
für das Auftreten einer schraubenförmigen Plasmainstabilität im Speicherelement entsprechenden ersten
Wert vergrößerbar oder umgekehrt auf einen zweiten

Wert absenkbar sind, der um einen zur Überwindung 65 Wechselspannung überlagert werden, deren Frequenz der Hysterese des Plasmas ausreichenden Betrag un- der Instabilitätsfrequenz eines oder aller Speicherterhalb des ersten Wertes liegt, und daß die Ausleseeinrichtung auf das Vorhandensein oder Nichtvor-

sich zusätzlich als Ausgangsleitungen zur Ermittlung des Plasmazustandes der Speicherelemente benutzen. Statt eine Gleichspannung an die Speicherelemente anzulegen, deren Amplitude ausreichend oberhalb eines Ruhepegels liegt, um den Instabilitätsschwellwert zu übersteigen, kann dem oder den Speicherelementen während einer kurzen Zeitspanne eine

elemente entspricht. Selbst wenn eine derartige Wechselspannung eine Amplitude hat, die nur einem

kleinen Bruchteil der Amplitude der Gleichspannung entspricht, die am Instabilitätsschwellwert zur Auslösung von Schwingungen erforderlich ist, vermag sie den Zustand der schraubenförmigen Instabilität herbeizuführen. Zum Einlesen können also dem für alle Speicherelemente gemeinsam vorgesehenen Ruhevorspannungspegel bestimmteSchaltf requenzsignale überlagert werden, um bestimmte Speicherelemente selektiv in den Schwingzustand zu überführen.

Zwar sind die Elektronen- und Defektelektronenbeweglichkeiten für die Festkörperwerkstoffe der vorliegend betrachteten Art bei tiefen Temperaturen im allgemeinen größer, doch lassen sich ohne weiteres Speichervorrichtungen aufbauen, die bei Raumtemperatur oder innerhalb eines breiten Temperaturbereiches arbeiten können. Die Schwellwertbedingungen für das Einsetzen der schraubenförmigen Instabilität und damit für die Schwingungen im Speicherelement können durch Vorgabe der elektrischen Feldstärke, der magnetischen Feldstärke und die Wahl des Werkstoffes vorbestimmt werden. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Schwingfrequenz eines Plasmas am Instabilitätsschwellwert von den jeweiligen Schwellwertbedingungen abhängt. So setzen bei einem Speicherelement, dessen Schwellwert einem bestimmten Produkt aus elektrischer Feldstärke und magnetischer Feldstärke entspricht, die Schwingungen mit einer vorbestimmten Frequenz ein, während ein ähnliches Element, dessen Schwellwert bei einem anderen Produkt von elektrischer Feldstärke und magnetischer Feldstärke liegt, eine abweichende Schwellwertfrequenz besitzt. Infolgedessen lassen sich die Plasmazustände in den beiden unterschiedlichen Speicherelementen dadurch getrennt und eindeutig ermitteln, daß die beim Instabilitätsschwellwert auftretenden Arbeitsfrequenzen bestimmt werden. Die Werkstoffart und der Durchmesser der einzelnen Speicherelemente beeinflussen ebenfalls die Schwingungsfrequenz des Plasmas bei einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke. Durch Verwendung von Speicherelementen unterschiedlicher Länge, an die die gleiche Spannung angelegt wird, lassen sich ebenfalls unterschiedliche Instabilitätsschwellwerte und Schwellwertfrequenzen in verschiedenen Speicherelementen vorgeben. Auf Grund dieser Faktoren lassen sich ohne weiteres Speichervorrichtungen mit einer großen Anzahl von Speicherelementen aufbauen.

Es läßt sich weiter dafür sorgen, daß die Schwingungsfrequenz eines instabilen Plasmas oberhalb des Instabilitätsschwellwertes mit der Spannung oder dem magnetischen Feld schwankt. Bei extremen Änderungen kann es sogar so weit kommen, daß die Schwingungen in einen völlig anderen Frequenzbereich verschoben werden oder daß ein als solches charakteristisches Rauschen auftritt. Dies erlaubt es, die Zahl der Informationsbits zu erhöhen, die mittels eines einzigen Speicherelements gespeichert werden können.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 (A) eine schematische Darstellung eines Festkörperspeicherelements und der zugeordneten Einrichtungen zur Erzeugung einer schraubenförmigen Instabilität in einem innerhalb des Speicherelements ausgebildeten Plasma,

F i g. 1 (B) eine schematische Darstellung des Festkörperspeicherelements in Verbindung mit einer modulierten Spannungsquelle, die es erlaubt, das Plasma innerhalb des Hysteresebereichs durchzusteuern und damit zwischen seinen beiden Zuständen umzuschalten,

F i g. 2 (A) ein Diagramm, das die B-H-Kurve des bistabilen Plasmas darstellt,

Fig. 2(B) eine Darstellung der ß-Zs-Kurve des Plasmas, die ebenso wie die Kurve nach F i g. 2 (A) den Hystereseeffekt erkennen läßt, wenn das magnetische Feld und das elektrische Feld entweder parallel oder antiparallel sind,

F i g. 3 (A) die Wirkung einer an das Speicherelement angelegten Dreieckspannung auf das Plasma,

F i g. 3 (B) die Wirkung der Überlagerung von Schwingungen einer vorbestimmten Frequenz (Schwellwertfrequenz) auf ein Plasma bei Vorspannung auf einen Spannungswert, der zwischen den Schwellwertgrenzen liegt,

F i g. 4 eine vereinfachte Darstellung einer Speichervorrichtung, bei der das Ein- und Auslesen durch Modulation der angelegten Quellenspannung erfolgen, in Verbindung mit Einrichtungen zum Ermitteln der Zustände der verschiedenen Speicherelemente,

F i g. 5 Spannungs-Zeit-Diagramme, wie sie bei einer Speichervorrichtung nach F i g. 4 auftreten, wobei eine typische Stufenspannung dargestellt ist, die verwendet werden kann, wenn die Speichervorrichtung als Zählregister eingesetzt wird,

F i g. 6 (A) eine vereinfachte schematische Darstellung einer Gruppe von Speicherelementen mit unterschiedlichem Durchmesser,

Fig. 6(B) eine ähnliche schematische Darstellung einer Gruppe von Speicherelementen mit unterschiedlicher Länge,

F i g. 7 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Speichervorrichtung, bei der den Speicherelementen Spannungsbegrenzer zugeordnet sind, die den Spannungsanstieg jeweils auf einen bestimmten Höchstwert (im allgemeinen den Schwellwert) beschränken und dafür sorgen, daß jedes Speicherelement im »Ein«-Zustand nur eine einzige bestimmte Frequenz abgibt,

F i g. 8 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Speichervorrichtung, bei der die modulierte Spannungsquelle eine Spannung liefert, die über einen Bereich unterschiedlicher diskreter Werte reicht, mittels deren jedes Speicherelement zwischen seinem Aus- oder Ruhezustand und seinem Ein- oder Schwingungszustand umgeschaltet werden kann und mittels deren in jedem schwingenden Speicherelement verschiedene vorbestimmte Frequenzen auslösbar oder Schwingungsarten anregbar sind, die von dem jeweiligen Wert der angelegten Spannung abhängen,

F i g. 9 eine Art der Ermittlung des Zustandes eines Speicherelements und

Fig. 10 eine abgewandelte Art der Ermittlung des Zustandes eines Speicherelements.

Gemäß F i g. 1 (A) hat das Festkörperspeicherelement S im allgemeinen die Form eines langgestreckten Stabes aus einem Elementhalbleiter, einem Verbindungshalbleiter oder einem Halbmetall. Gegenüberliegende Enden dieses Stabes sind mit Leitungen 10 und 12 verlötet oder auf andere Weise verbunden, die ihrerseits an eine Spannungsquelle 14 angeschlossen sind. Die angelegte Spannung reicht aus, um in dem Speicherelement ein Elektronen-Defektelektronen-Plasma auszubilden, das bei Vorhandensein eines magnetischen Feldes B unter gewis-

sen Bedingungen (wenn nämlich der Produktwert des elektrischen und des magnetischen Feldes ausreichend hoch ist) instabil wird. Diese Instabilität ist durch eine sich bewegende schraubenförmige Verteilung der Ladungsträger im Plasma gekennzeichnet, die elektrische Wellen einer bestimmten Frequenz zur Folge hat, die entlang dem Element laufen. Diese Wellen lassen sich auf elektrischem Wege in beliebiger Weise feststellen, beispielsweise indem die

erreicht, der dem Instabilitätsschwellwert des Speicherelements entspricht und der von der an das Speicherelement angelegten magnetischen Koerzitivkraft abhängt. Es werden Schwingungen erzeugt, deren 5 Frequenz von den physikalischen Konstanten des Festkörperspeicherelements und von der am Instabilitätsschwellwert angelegten Spannung abhängt. Diese Schwingungen bleiben während eines weiteren Anstiegs und einer Absenkung der angelegten Spannung

Strom- oder Spannungsschwingungen ermittelt wer- io bestehen und verschwinden infolge des Hystereseden, die an der Spannungsquelle oder den Zuleitun- effekts erst dann, wenn die Spannung auf einen Wert gen zu dem Speicherelement auftreten (wobei angenommen ist, daß die Spannungsquelle bei der Fre

quenz der Wellen einen endlichen Widerstand hat).

nicht. Das Speicherelement ist bistabil, d. h., es verbleibt in dem einen oder dem anderen Zustand, solange die angelegte Spannung den von den Werten E_t

E_n abgesunken ist, der wesentlich unterhalb der ursprünglichen Schwellwertspannung E_t liegt. Wenn das Festkörperspeicherelement auf eine normale Ruhe-

Um die schraubenförmige Instabilität eintreten zu 15 spannung E_m vorgespannt wird, die zwischen den lassen, müssen die magnetischen und elektrischen Werten E_t und E_n liegt, lassen sich infolgedessen Feldlinien mindestens näherungsweise parallel oder binär verschlüsselte Daten einlesen, indem die Quelantiparallel verlaufen. Die Frequenz, bei der die lenspannung in positiver oder negativer Richtung Schwingungen einsetzen, hängt von dem Querschnitt verschoben wird. Beim Auslesen werden dann die des Speicherelements, der angelegten Spannung und 20 Ziffernwerte dadurch erfaßt, daß festgestellt wird, ob den Materialkonstanten (z. B. der anfänglichen Elek- in dem Speicherelement Schwingungen auftreten oder tronen- und/oder Defektelektronendichte) ab.

Ein Elektronen-Defektelektronen-Plasma der genannten Art kann bei einer großen Anzahl bekannter

Festkörper ausgebildet werden. Germanium und SiIi- 25 und E_n begrenzten Spannungsbereich nicht verläßt, zium sind Beispiele von Elementhalbleitern. Geeig- Die Arbeitsweise ist ähnlich derjenigen von Magnetnete Verbindungshalbleiter der Gruppen III und V kernspeichern od. dgl., mit der Ausnahme, daß die sind Indium—Antimonid, Aluminium—Phosphid, Antwort nicht unmittelbar in Form eines Gleichspan-Bor—Arsenid, Gallium—Phosphid und Gallium— nungsimpulses erfolgt, sondern als Schwingungs-Antimonid. Beispiele von Verbindungshalbleitern der 30 zustand vorliegt. Dadurch, daß in den beiden Zustän-Gruppen II und VI sind Kadmium—Sulfid und den des bistabilen Speicherelements entweder ein Zink—Selenid. Grundsätzlich lassen sich alle Halb- Gleichspannungspegel oder eine hochfrequente leiter oder Halbleiterverbindungen sowie einige Halb- Schwingung erhalten werden, ergeben sich eine Reihe metalle verwenden. Ausgehend vom periodischen Sy- von Vorteilen hinsichtlich der Verarbeitung und der stem eignen sich viele Verbindungen von Elementen 35 Weiterleitung der ausgelesenen Daten, der Gruppen III und V, der Gruppen II und VI sowie Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 (B) wird

der Gruppen I und VII. eine Ruhevorspannung mit dem Wert E_m angelegt.

Erfindungsgemäß wird ein Hystereseeffekt ausge- Die Anregung des Plasmas zu Schwingungen erfolgt nutzt, der wie gefunden wurde, bei den Bedingungen in diesem Fall dadurch, daß der Vorspannung eine anzutreffen ist, die zur Erzeugung der schraubenför- 40 Wechselspannung vorbestimmter Frequenz überlamigen Instabilität bei einem Festkörper-Elektronen- gert wird. Obwohl diese Wechselspannung eine Am-Defektelektronen-Plasma erforderlich sind. Die
ß-//-Kurve eines Festkörperspeicherelementes ist in
F i g. 2 (A) gezeigt. F i g. 2 (B) veranschaulicht eine
typische B-E-Kurve für ein solches Speicherelement. 45
Die in diesen Figuren erkennbaren Hystereseschleifen
sind darauf zurückzuführen, daß das in dem Festkörperspeicherelement injizierte Plasma entweder in dem
normalen Ruhezustand oder in einem instabilen Zustand vorliegen kann, indem eine schnelle schrauben- 50 sehen den mit der Spannungsquelle verbundenen Leiförmige Drehung auftritt. tungen 10 und 12 mehrere Festkörperspeicher-

Eine um das Festkörperspeicherelement gelegte elemente S₁, S₂, S₃ und S₄, auf die mittels der in Reihe Magnetisierungsspule kann dazu verwendet werden, an die Spannungsquelle 14 angeschlossenen Spulen das Speicherelement durch eine Änderung des in der C₁, C₂, C₃ und C₁ Koerzitivkräfte ausgeübt werden. Spule fließenden Stromes von einem Zustand in den 55 Die Spulen haben unterschiedliche Windungszahlen, anderen umzuschalten, während an dem Speicher- so daß sich, wenn die Speicherelemente im übrigen element ein vorgegebenes elektrisches Feld anliegt.
Statt dessen kann das Umschalten gemäß F i g. 2 auch
durch Modulieren der von der Spannungsquelle gelieferten Spannung oder des von der Spannungsquelle 60 Dies hat zur Folge, daß die Instabilitätsschwingungen abgegebenen Stromes erfolgen. unterschiedliche Frequenz besitzen. An die Leitung

Der Hystereseeffekt läßt sich in einfacher Weise
dadurch optisch demonstrieren, daß ein Oszillogramm
der an einem Abschnitt des Speicherelements anliegenden Spannung oder des in dem Speicherelement 65 abgestimmt sind und infolgedessen den Zustand der fließenden Stromes aufgenommen wird, während eine Speicherelemente einzeln zu ermitteln erlauben. Die Dreieckspannung entsprechend F i g. 3 (A) angelegt
wird. Wenn die Spannung ansteigt, wird ein Wert E_t

plitude hat, die erheblich kleiner als die Differenz zwischen E₁₁₁ und E₁ ist, kann sie Instabilitätsschwingungen in dem Plasma auslösen, die wegen des Hysterese- oder Speichereffekts des instabilen Plasmas bestehenbleiben, bis die angelegte Gleichspannung auf den WertZJ_/( oder einen niedrigeren Wert abgesenkt wird.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 liegen zwi-

gleich aufgebaut sind, die Schwellwertspannungen der Speicherelemente für das Einsetzen der schraubenförmigen Instabilität entsprechend unterscheiden.

10 sind mehrere frequenzselektive Glieder, beispielsweise Filter J₁, /₂, /₃ und /₄ angeschlossen, die auf die Schwellwertfrequenzen der Speicherelemente einzeln

einzelnen Speicherelemente brauchen also nicht einzeln verdrahtet zu werden, da jedes Speicherelement

auf Grund seiner Schwingungsfrequenz erkennen läßt, in welchem Zustand es sich befindet.

Zum Ein- und Auslesen kann bei der Ausführungsform nach F i g. 4 eine Folge von Rechteckwellen gemäß F i g. 5 verwendet werden. Rechts der Quellenspannung sind die verschiedenen Hysteresegrenzwertspannungen angedeutet, die für die Speicherelemente S₁, S₂, S₃ und S₄ angenommen sind. Aus einer Projektion dieser Grenzwertspannungen auf den Kurvenzug der Quellenspannung kann der Stromverlauf vorausgesagt werden, der sich bei den verschiedenen Speicherelementen einstellt und der in F i g. 5 ebenfalls veranschaulicht ist. Den Spannungspegeln, bei denen eine Plasmainstabilität ausgelöst wird, sind Schwingungen überlagert.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 (A) ist eine Folge von Festkörperspeicherelementen vorgesehen, die unterschiedlichen Querschnitt haben, so daß sich die Radien der Schraubenlinien und damit die beim Erreichen des Instabilitätsschwellwerts auftretenden ao Frequenzen voneinander unterscheiden. Auf diese Weise können die einzelnen Speicherelemente in der Praxis für bestimmte vorgegebene Frequenzen ausgelegt werden. Bei der Ausführungsform nach F ig. 6 (B) werden unterschiedliche Instabilitätsschwellwerte dadurch erreicht, daß Speicherelemente unterschiedlicher Länge benutzt werden, an die die gleiche Spannung angelegt wird. Es ist also nicht erforderlich, die unterschiedlichen Frequenzen der Speicherelemente in Kauf zu nehmen, die sich dann ergeben, wenn für unterschiedliche Schwellwertspannungen dadurch gesorgt wird, daß an die Speicherelemente unterschiedliche magnetische Koerzitivkräfte angelegt werden. Eine andere Möglichkeit, unterschiedliche Schwellwertfrequenzen der Speicherelemente zu verwirklichen, ist die Verwendung von Speicherelementen aus unterschiedlichen Werkstoffen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 lassen sich die einzelnen Festkörperspeicherelemente durch die unterschiedlichen Frequenzen identifizieren. Es wurde gefunden, daß die Festkörperspeicherelemente auch so ausgelegt werden können, daß sie bei einer Frequenz arbeiten, die sich mit der angelegten Spannung im überkritischen Bereich (d. h. jenseits des Instabilitätsschwellwerts) ändert. Wenn eine große Anzahl von Speicherelementen vorhanden ist, kann eine Frequenztrennung erwünscht sein, die es erlaubt, die Schwingungen der verschiedenen Festkörperspeicherelemente eindeutig zu identifizieren. Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 wird dies dadurch erreicht, daß jedem Speicherelement S₁, 5., und S._{ ein Spannungsbegrenzer L₁, L₂ und L₃ sowie ein Widerstand R₁, R_a und R₃ zugeordnet wird. Auch bei einem Anstieg der Quellenspannung über die Schwellwertspannung eines Speicherelements hinaus in den überkritisehen Bereich wird dadurch die Eigenspannung des Speicherelements im wesentlichen auf dem Schwellwert gehalten, so daß die Frequenz des Speicherelements, solange dieses sich im »Ein«-Zustand befindet, konstant bleibt.

Dagegen wird bei der Ausführungsform nach F i g. 8 die Spannungsabhängigkeit der Schwingungsfrequenz der Speicherelemente in »Ein«-Zustand ausgenutzt, um mit Hilfe eines einzigen Speicherelements mehr Informationen speichern zu können. Dies erfolgt dadurch, daß die Amplitude der Quellenspannung in vorbestimmten Schritten oder Inkrementen geändert wird, so daß für jedes einzelne Speicherelement bestimmte Sollfrequenzen im überkritischen Bereich erhalten werden. So ist im Fall des Speicherelements S₁ das zugeordnete frequenzselektive Glied Z₁ mit einer Anzahl von (im Beispiel 4) getrennten Frequenzkanälen versehen, die jeweils auf eine der Frequenzen ansprechen, bei denen das Speicherelement S₁ schwingt, während die Spannungsquelle während des Ein- oder Auslesens mit einer weiteren Frequenz arbeitet. Diese zuletzt genannte Frequenz, die auftreten kann, wenn eines der anderen Speicherelemente mit einer der ihm zugeordneten Frequenzen arbeitet, ist keine der Frequenzen, auf die einer der Frequenzkanäle der Anordnung abgestimmt ist, die für das Speicherelement S₁ oder eines der anderen Speicherelemente vorhanden sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 9 ist das Speicherelement S₁ mit einem zwischen seinen Enden liegenden Lötanschluß 16 versehen, mit dem eine Ausgangsleitung 18 verbunden ist, über die im Speicherelement ausgebildete Schwingungen an eine Außenschaltung übertragen werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 werden im Speicherelement S₁ auftretende Schwingungen durch Induktion in der Magnetisierungsspule C₁ aufgenommen und über einen Gleichspannungssperrkondensator 20 an eine Außenschaltung übermittelt.

Bei den beschriebenen bistabilen Speicherelementen lassen sich Instabilitätsfrequenzen von nur einigen Hz bis zu mehreren 10 Megahertz und mehr erreichen. Es kann dafür gesorgt werden, daß die Schwingungen im wesentlichen reine Sinusschwingungen sind.

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Bistabile Speichervorrichtung mit mindestens einem Festkörperspeicherelement und diesem zugeordneten Ein- und Ausleseeinrichtungen, bei der das Einlesen mittels eines elektrischen und eines magnetischen Feldes unter Veränderung vorbestimmter Schwellwerte erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Speicherelement (S) ein zur Injektion eines Elektronen-Defektelektronen-Plasmas bestimmtes elektrisches Feld und ein magnetisches Feld anliegen, daß zum Einlesen die elektrische und/oder die magnetische Feldstärke auf einen dem Schwellwert für das Auftreten einer schraubenförmigen Plasmainstabilität im Speicherelement entsprechenden ersten Wert vergrößerbar oder umgekehrt auf einen zweiten Wert absenkbar sind, der um einen zur Überwindung der Hysterese des Plasmas ausreichenden Betrag unterhalb des ersten Wertes liegt, und daß die Ausleseeinrichtung auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Schwingungen anspricht, die auf Grund der schraubenförmigen Plasmainstabilität im Speicherelement auftreten.

2. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinien des elektrischen und des magnetischen Feldes im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

3. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleseeinrichtung das an das Speicherelement (S) angelegte elektrische Feld derart moduliert, daß das Plasma wechselweise zu seinem Ruhezustand bzw. seinem Zustand schraubenförmiger Instabilität angeregt wird.

809 701 /Π 93

4. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung derart an das Speicherelement (S) angeschlossen ist, daß sie Schwingungen ermittelt, die der zur Erzeugung des elektrisehen Feldes an das Speicherelement angelegten Spannung überlagert sind.

5. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherelemente (S) vorgesehen sind und daß das elektrische und/oder das magnetische Feld innerhalb eines Bereiches änderbar sind, der von der Anregung von Schwingungen in sämtlichen Speicherelementen bis zur Unterdrückung der Schwingungen in sämtlichen Speicherelementen reicht.

6. Speichervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des elektrischen Feldes eine den Speicherelementen (S) gemeinsame Spannungsquelle vorgesehen ist, deren Spannung zur selektiven Beeinflussung des Plasmas in den Speicherelementen innerhalb des Hysteresebereiches der Speicherelemente änderbar ist.

7. Speichervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (S) unterschiedliche Schwellwerte für den Übergang des Plasmas vom Ruhezustand in den instabilen Zustand aufweisen.

8. Speichervorrichtung nach einem der An-Sprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (S) unterschiedliche Schwellwerte für den Übergang des Plasmas vom Ruhezustand in den instabilen Zustand und unterschiedliche Plasmainstabilitätsfrequenzen besitzen, daß die Speicherelemente elektrisch parallel an die entgegengesetzt gepolten Ausgangsleitungen (10, 12) der der Erzeugung des elektrischen Feldes dienenden gemeinsamen Spannungsquelle angeschlossen sind, daß die von der Spannungsquelle abgegebene Spannung um voreinstellbare Inkremente innerhalb eines Bereiches änderbar ist, der von einem zur Anregung von Schwingungen in sämtlichen Speicherelementen geeigneten Wert bis zu einem bis zur Unterdrückung der Schwingungen in sämtlichen Speicherelementen geeigneten Wert reicht, sowie daß die Ausleseeinrichtung auf das Vorhanden- und Nichtvorhandensein der Schwingungen selektiv anspricht.

9. Speichervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleseeinrichtung mit der Spannungsquelle gekoppelte frequenzselektive Glieder (Z₁ bis /₄) zur Ermittlung von den der an die Speicherlemente angelegten Spannung überlagerten Schwingungen mit unterschiedliehen Plasmainstabilitätsfrequenzen aufweist.

10. Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Festkörperspeicherelemente (S) mittels der angelegten elektrischen und magnetischen Felder normalerweise auf einem Zustand zwischen dem Schwellwert und dem Hysteresewert für die Auslösung bzw. Unterdrückung der schraubenförmigen Plasmainstabilität vorgespannt sind.

11. Speichervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem von mehreren an die Ausgangsleitungen (10, 12) der gemeinsamen Spannungsquelle parallel angeschlossenen Speicherelementen (5) ein anderes der Vorspannung des Speicherelements dienendes magnetisches Feld anliegt.

12. Speichervorrichtung nachAnspruchlOoder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der der Erzeugung des Vorspannungswertes der elektrischen Feldstärke dienenden Ruhevorspannung Schwingungen solcher Frequenz überlagerbar sind, daß die Instabilitätsschwingungen im Plasma ausgelöst werden, und daß die Vorspannung auf einen zum Unterdrücken der Instabilitätsschwingungen ausreichenden Wert absenkbar ist.

13. Verfahren zum Speichern und Abrufen von digitalen Informationen unter Verwendung einer Speichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß an das oder die Festkörperspeicherelemente magnetische und elektrische Felder angelegt werden, der Produktwert dieser Felder von einem unterhalb des Schwellwertes für das Einsetzen einer schraubenförmigen Plasmainstabilität liegenden ersten Wert auf einen oberhalb dieses Schwellwertes liegenden Wert und dann zurück auf einen zweiten Wert geändert wird, der größer als der Hysteresewert der Felder für das Speicherelement ist, so daß das injizierte Elektronen-Defektelektronen-Plasma im Speicherelement zwischen dem Ruhezustand und dem instabilen Zustand umgeschaltet wird, und daß die auf Grund dieses Schaltvorganges eintretende Zustandsänderung des Speicherelements ermittelt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherelemente mit unterschiedlichen Instabilitätsschwellwerten und Schwellwertfrequenzen verwendet und das Elektronen-Defektelektronen-Plasma in den einzelnen Speicherelementen durch Ändern des Produktwertes der elektrischen und magnetischen Felder selektiv zwischen dem Ruhezustand und dem instabilen Zustand geschaltet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Speicherelemente die gleiche Spannung angelegt und die Instabilitätsschwellwerte der Speicherelemente durch Anlegen unterschiedlicher magnetischer Felder ungleich gemacht werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlesen an das Speicherelement ein oszillierendes Feld angelegt wird, dessen Frequenz gleich der Schwingungsfrequenz der Plasmainstabilität ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen