Способ записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

С11 С 13/02

К АВТОРСКОМУ СВИДИИДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено- 06 04.76(21) 2343793/18-24 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.02.79.Б юллетен ь № 5 (53) УДК 628.327..6 (088.8) Дата опубликования описания 08,02,79 (72) Авторы изобретения

Э. M. Куссуль, А. К. Малецкий и В. Д. Фоменко

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАПИСИ И СТИРАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ ЭЛЕМЕНТЕ ПАМЯТИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

1 2

Изобретение относится к области вычис- Наиболее близким по технической сущлительной техники и может быть использо- ности к предложенному является способ завано для создания памяти с промежуточным писи и стирания информации в электрохивременем обращения и для построения адан- мическом элементе памяти, основанный на тивных устройств. воздействии внешнего электрического поля

Известны способы записи информации 5 на электролит. Способ осуществляется уств электрохимические ячейки, заключающи- ройством для записи и стирания, содержаеся в том, что через раствор электролита щем корпус, наполненный раствором элекпропускают электрический ток при напря- тролита, анод и катод, соединенный с коржении, меньшем напряжения разложения пусом при помощи капилляра. При этом растворителя. Раствор электролита содер- способе раствор электролита содержит ионы жит обратимые окислительно-восстановитель- 1о тяжелых металлов, например, меди. Анод ные системы и катионы, которые могут осаж- выполняется из того же металла. При продаться на катоде при электролизе. Если раст- пускании тока в прямом направлении анод вор. содержит обратимые окислительно-вос- частично растворяется, а на катоде осажстановительные системы, то при пропускании дается металл, изменяя конфигурацию катока изменяется концентрация ионов вбли- 15 тода. При этом изменяется сопротивление зи электродов. Это приводит к изменению . околокатодного пространства, либо самого электропроводности и возникновению кон- катода. Восстановление исходного состояцентрационных потенциалов. Эти явления ния происходит при пропускании тока в обиспользуются для записи информации. В ратном направлении (от катода к аноду) (2). том случае, когда в растворе содержатся Этот способ имеет ряд недостатков. Оскатионы, осаждаемые при электролизе, ис- 2О новным недостатком является малое быстропользуется изменение электропроводности ка- действие, связанное с необходимостью протода или капилляра с раствором, располо- пускать ток при напряжении, меньшем, чем женного вблизи катода (1). напряжение разложения электролита. Для

646372

35

55 воды это напряжение составляет l,22 В.

При определенном сопротивлении ячейки это ограничивает допустимую величину тока, и следовательно, скорость осаждения металла.

Вторым недостатком являются сравнительно жесткие требования к составу и чистоте электролита. Для того чтобы металл осаж дался равномерно на площади катода, применяют различные вещества — добавки, образующие с металлом комплексные соединения. Загрязняющие примеси могут сильно изменить характеристики процесса осаждения металла. Исключение составляет ртуть, однако процесс изменения конфигурации электрода при осаждении ртути происходит очень медленно, поскольку ртуть не образует дендритов, а при формировании сплошного осадка требуется большое количество металла. Третьим недостатком является отсутствие пороговых свойств при записи по этому способу. Процесс растворения анода и осаждения металла на катоде начинается при любых, сколь угодно малых значениях напряжения, приложенного к электродам в прямом направлении. Это приводит к целому ряду осложнений при создании матричных запоминающих устройств с произвольным доступом при записи.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия записи и стирания путем изменения сопротивления электрохимического элемента памяти при электролизе.

Указанная цель достигается с помощью нового способа записи и стирания в электрохимический элемент памяти, основанный на воздействии внешнего электрического поля на электролит, осуществление которого обуславливается применением устройства определенной новой конструкции.

Изобретенный способ отличается от известного способа записи и стирания информации в электрохимический элемент памяти тем, что напряжение внешнего электрического поля выбирают превышающим напряжение разложения электролита, - при этом происходит выделение его газовой фазы, удаление которой производят принудительной циркуляцией потока электролита;

Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции для записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти, содержащем корпус, разделенный на две полости, в одной из которых установлены электроды.

Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что устройство снабжено капиллярными трубками и насосом, соединенным с полостями корпуса.

На чертеже изображено устройство для .осуществления способа.

Устройство содержит электроды 1 и электроизоляциоиный корпус 2, разделенный на две полости 3 и 4, соединенные между собой капилляром 5. Полость 4 сообщается с внешней средой капилляром 6 и через капилляр

7 соединена со входом гидравлического насоса 8. Выход гидравлического насоса 8 через капилляр 9 соединен с полостью 3.

Устройство работает следующим образом. В исходном сОстОянии полость 3 полностью заполнена раствором электролита.

Электролитическое сопротивление элемента... памяти низкое. Если через элемент памяти пропустить постоянный ток при напряжении, превышающем порог разложения электролита, на электродах 1 выделяются газообразные продукты электролиза. Они скапливаются в полости 3 в виде пузырька, вытесняя часть раствора в резервную полость.

Пузырек газа увеличивает сопротивление элемента памяти. Объем газа при постоянном давлении пропорционален количеству электричества, прошедшего через элемент памяти. Поэтому сопротивление элемента может быть увеличено на заданную величину.

Требования к электролиту снижаются . за счет применения более простых и стабильных составов. Например, для предлагаемо1.о способа пригоден раствор КОН в воде без какихлибо специальных добавок. Пороговые свойства появляются за счет того, что при напряжении, меньшем, чем порог разложения растворителя, никакого выделения газов на электродаХ не происходит.

Повышение быстродействия в предлагаемом способе достигается за счет двух факторов. Во-первых, при одинаковом токе весовые количества выделенных на электродах веществ имеют приблизительно одинаковые величины (одного порядка), тогда как объемные количества у газообразных веществ при нормальных условиях примерно в 105 раз больше, чем твердых. Это приводит к более быстрому изменению околоэлектродных пространств, заполненных раствором электролита, Во-вторых, можно использовать более высокое напряжение записи. При рав-, ных внутренних сопротивлениях ячейки это дает возможность увеличить ток записи и, следовательно, уменьшить время. Рассчеты, показывают, что оно может быть уменьшено до 1 0-4 l 0-5 сек

Для возвращения электрохимического элемента памяти в исходное состояние необходимо включить гидравлический -насос 7, в результате чего поток жидкости удалит из рабочей полости газовый пузырек.

Целесообразно в одном устройстве объединить много элементов, тогда одна полость

3 и один насос 8 могут обслуживать все элементы. Поскольку плошадь поперечного сечения, занимаемого пузырьком при заданном объеме газа, увеличивается с уменьшением расстояния между электродами, для повышения быстродействия это расстояние надо уменьшать. Для ь

G46372

Составитель Jl. Амусьева

Техред О. Луговая Корректор Т. Вашкович

Тираж 680 Подписное

Редактор С. Равва

Заказ 120/41

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

I I 3085, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сохранения достаточно большой величины тока записи и получения линейности изменения электропроводности ячейки в зависимости от количества прошедшего электричества, поперечные размеры ячейки следует делать значительно большими, чем расстояние между электродами.

Формула изобретения

1. Способ записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти, основанный на воздействии внешнего электрического поля на электролит, отличающийся,.тем, что, с целью повышения быстродействия записи и стирания, путем изменения 15 сопротивления электрохимического элемента памяти при электролизе, напряжение внешнего электрического поля выбирают превышающим напряжение разложения электролита, при этом происходит выделение его газовой фазы, удаление которой производят принудительной циркуляцией потока электролита.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее корпус, разделенный на две полости, в одной из которых установлены электроды, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено капиллярными трубками и гидравлическим насосом, соединенным с полостями корпуса через капиллярные трубки, а другая полость соединена с внешней средой капилляром.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трейер В. В., Елизаров А. Б. Электрохимические интегрирующие и аналоговые запоминающие элементы. М., «Наука», 1971. с. 20.

2. Трейер В. В., Елизаров А. Б. Электрохимические интегрирующие и аналоговые запоминающие элементы. M., «Наука», 1971, с. 53.