
【电】 bimag core; bistable magnetic core
双稳态磁心(Bistable Magnetic Core)是一种具有两种稳定磁化状态的磁性材料结构,广泛用于早期计算机存储系统和电磁器件中。其核心原理基于铁磁材料的磁滞特性:当外部磁场强度达到临界值时,磁芯的磁化方向可被强制翻转,并在撤去外部磁场后仍能保持该状态。
从电磁学角度分析,双稳态磁心的磁化过程遵循安培环路定律: $$ oint H cdot dl = NI $$ 其中$H$为磁场强度,$N$为线圈匝数,$I$为电流强度。这种特性使其可通过电流脉冲实现"0"和"1"状态的可靠切换。
工程应用中,双稳态磁心的矩形比(Remanence Ratio)通常要求大于0.9,确保两种状态具有高度稳定性。美国电气电子工程师协会(IEEE)的磁学技术报告指出,典型的坡莫合金(Permalloy)磁芯在±10 Oe的矫顽力范围内可实现超过10次重复翻转。
在计算机发展史上,麻省理工学院林肯实验室1953年的旋风计算机首次大规模应用该技术,其磁芯存储器访问时间仅6微秒,成为随机存取存储器(RAM)的前身。这项突破被收录于《计算机历史年鉴》技术档案。
双稳态磁心是一种基于磁性材料的物理特性设计的元件,其核心特点是具有两种稳定的磁化状态,且状态间可通过外部条件(如电流、磁场)切换。这种特性使其在信息存储、逻辑电路等领域有重要应用。
磁性材料的磁滞特性
铁磁材料(如铁氧体)的磁滞回线中存在剩磁现象:当外加磁场消失后,材料仍保留两种剩余磁化状态(+Br和-Br),分别对应“0”和“1”的二进制逻辑状态。这两种状态在无外界干扰时能长期保持稳定,实现非易失性存储。
状态切换机制
通过施加不同方向的电流脉冲,产生垂直于磁心轴向的磁场,使磁畴方向翻转。例如:
总结来看,双稳态磁心的核心价值在于利用磁性材料的本征特性实现稳定、可靠的信息存储,其技术演变反映了从早期磁芯到现代自旋电子器件的创新发展。
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