DE1246813B - Speicherelement mit Kohaerermitteln - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al - 37/52

Nummer: 1246 813

Aktenzeichen: J 26890IX c/21 al

Anmeldetag: 11. November 1964

Auslegetag: 10. August 1967

Ausgabetag: 7. März 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft ein Speicherelement mit Kohärermitteln.

Bei einem Kohärer ist kohärierbares Material, z. B. pulverisiertes Metall, wie Nickel, Zinn, Aluminium, oder pulverisierte Kohle zwischen zwei 5 Elektroden angeordnet. Das kohärierbare Material kann einen unterschiedlich großen Widerstand annehmen, je nachdem, ob es gefrittet bzw. kohäriert ist oder entfrittet bzw. entkohäriert ist. Das Material kann entfrittet werden, indem ein elekrischer Stromimpuls durch das Material hindurchgeleitet wird. Die Entfrittung kann stufenweise erfolgen, so daß das Material auch entsprechend stufenweise seinen Widerstand bzw. seine Impedanz ändert.

Es ist bereits bekannt, Kohärer als Speicherelemente zu verwenden. Dabei ergab sich der Nachteil, daß das Löschen durch mechanische Erschütterung erfolgen mußte.

Der Erfindung liegt eine neue Entdeckung zugrunde, auf Grund derer das kohärierbare Material eines solchen Kohärers kohäriert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Entdeckung technisch in der Weise nutzbar zu machen, daß ein Speicherelement mit zwei komplementären Ausgängen entsteht, das mit einfachen und rein elektrisehen Mitteln gesetzt und gelöscht werden kann. Die Erfindung ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nachbarschaft eines ersten Kohärers ein zweiter Kohärer angeordnet ist und daß die Kohärierung eines Kohärers durch Stromfluß durch den anderen Kohärer bewirkt wird, wobei die Kohärierung des ersten Kohärers im gleichen Maße abnimmt.

Versuche haben ergeben, daß auf diese Weise ein Kohärer kohärierbar ist. Eine Erklärung für diesen Kohärierungsvorgang, bei dem der zu kohärierende Kohärer von dem den anderen Kohärer durchsetzenden Strom nicht unmittelbar durchflossen wird, kann nicht gegeben werden. Es können hierzu nur Vermutungen geäußert werden. In dem vom Strom *o durchflossenen Kohärer entstehen wahrscheinlich Zwischenkorn-Lichtbogenbildungen, durch die dort die Frittung abfällt und gleichzeitig Energie in elektromagnetischen Wellen abgestrahlt wird, die in den zweiten Kohärer gelangen und dort die Frittung aufbauen bzw. die Kohärierung des zweiten Kohärers bewirken. Es hat sich auch gezeigt, daß der Stromdurchfluß in dem ersten Kohärer, der also entkohäriert werden soll, verhältnismäßig hoch sein muß, damit die angestrebte Wirkung erzielt wird. Ist dieser Strom kleiner, dann tritt nur eine Teilkohärierung in dem zu kohärierenden Kohärer auf.

Speicherelement mit Kohärermitteln

Patentiert für:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. H. K. Hach, Patentanwalt,

Mosbach-Waldstadt, Hirschstr. 4

Als Erfinder benannt:
Genung Leland Clapper,
Vestal, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 19. Dezember 1963
(331 775)

Der Effekt läßt sich also stufenweise betreiben. Der Effekt ist auch umgekehrt anwendbar, in der Weise, daß die beiden Kohärer ihre Funktion austauschen. Der Effekt soll »Transkohärierung« genannt werden.

Der Effekt ist auch anwendbar, wenn der Kohärer, der vom Strom durchflossen wird, der also nicht durch die Transkohärenz kohäriert werden soll, bereits vollständig entkohäriert ist. Der Stromfiuß in diesem Kohärer, der vollständig entkohäriert ist, hat dann also auf die Kohärenz bzw. die unmittelbar damit im Zusammenhang stehende Impedanz dieses Kohärers keine Wirkung, sondern nur noch die transkohärente Wirkung auf den anderen Kohärer, der von dem Stromfluß nicht durchsetzt wird.

Da bei einem Kohärer zwischen der Impedanz und dem Kohärenzgrad eine Beziehung in der Weise besteht, daß einem hohen Kohärenzgrad eine geringe Impedanz entspricht und umgekehrt, ist die Widerstandsänderung in den beiden Kohärern, die nach dem erfinderischen Verfahren betrieben werden, gegenläufig, ausgenommen der Fall, daß der stromdurchflossene Kohärer bereits vollständig entfrittet bzw. entkohärisiert ist, so daß sich dort der Widerstand nicht mehr verringern kann.

Ein bevorzugtes Speicherelement nach der Erfindung ist ein Doppelkohärer, bestehend aus zwei in unmittelbarer Nähe nebeneinander angeordneten Kohärern, die eine gemeinsame Elektrode aufweisen.

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Doppelkohärer nach der Erfindung sind als gemeinsame Elektrode 16,18. Bei dem in F i g. 1 Speicherelement verwendbar. In solchen Fällen ist und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die es, wie sich aus der Beschreibung einiger Aus- Stützelemente 15, 17 aus elektrisch isolierendem führungsbeispiele weiter unten ergibt, wünschens- Material, während die Wände 13 a, 14 α ebenso wie wert, daß. die erwähnte gegenläufige Widerstands- 5 die Elektroden 11,16,16α und 18a aus metalliänderung symmetrisch erfolgt. Aus diesem Grunde schem Werkstoff gefertigt sind. In Abänderung des empfiehlt es sich, einen Doppelkohärer mit einer dargestellten Ausführungsbeispiels ist es im Rahmen gemeinsamen Elektrode für beide Kohärer spiegel- des eben erwähnten Prinzips auch möglich, die Stützsymmetrisch zu dieser gemeinsamen Elektrode auf- elemente 15 und 17 aus einem metallischen Werkzubauen, ίο stoff zu fertigen und die Wände 13 a, 14 α aus Isolier-

Dopellkohärer nach der Erfindung, insbesondere material.

solche mit spiegelsymmetrischem Aufbau, sind vor- In F i g. 3 ist perspektivisch eine zweite Austeilhaft in Rechenanlagen mit binär arbeitenden führungsform einer Speichervorrichtung nach der Systemen anwendbar. Erfindung dargestellt, die allgemein mit 20 be-

Wendet man den entfritteten Strom auf einen 15 zeichnet ist. Diese Vorrichtung weist eine zentrale Kohärer an, der bereits entfrittet ist, dann wird Elektrode 21 mit einem Anschluß 22' auf und an durch diesen Strom der andere Kohärer dennoch gegenüberliegenden Seiten der Elektrode 21 Körper gefrittet. Damit wird eine umsetzbare Frittung und 29 aus kohärierbarem Material. Außen auf diese Entfrittung zwischen den beiden Teilen eingeleitet. Körper 29, der Elektrode 21 gegenüber, ist je eine Diese Möglichkeit kann man vorteilhaft dazu aus- 20 Elektrode 26, 28 aufgesetzt. Die in F i g. 3 dargenutzen, Doppelkohärer nach der Erfindung so zu stellte Ausführungsform unterscheidet sich gegenbetreiben, daß sie sich bei Beginn des Betriebes über der in F i g. 1 und 2 dargestellten dadurch, daß selbst einstellen. bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform das

In der Zeichnung zeigt kohärierbare Material aus getrennten Partikelchen

F i g. 1 perspektivisch den konstruktiven Aufbau 25 besteht, während dieses bei der zweiten Ausführungs-

eines Doppelkohärers nach der Erfindung, form durch ein geeignetes nichtleitendes Bindemittel

Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, zu einem stabilen Körper zusammengefaßt ist. Die

F i g. 3 perspektivisch den Aufbau eines anderen zur Einkapselung erforderlichen Elemente 13 a, 14 a,

Ausführungsbeispiels eines Doppelkohärers nach der 15 und 17 sind daher bei dem in Fig..3 dargestellten

Erfindung, 30 Ausführungsbeispiel entbehrlich und nicht ge-

F i g. 4 eine einfache Schaltung mit einem Doppel- zeichnet. Die Elektroden 26 und 28 sind, ebenso wie

kohärer nach der Erfindung zur Erläuterung einiger die Elektrode 21, an den Körpern 29 montiert. Es

Prinzipien der Betriebsweise von Kohärern nach der hat sich gezeigt, daß die Ausführungsform nach

Erfindung und F i g. 3 weniger empfindlich gegenüber mechanischen

Fig. 5 ein Spannungsdiagramm zu Fig. 4. 35 Stoßen u. dgl. ist als die zuerst beschriebene Aus-

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen führungsform. Wie bekannt, brechen bei Kohärejn,

kennzeichnen, soweit sie in verschiedenen Figuren in denen die vorerwähnten leitenden Ketten aus den

gleich sind, gleiche Teile. Partikelchen aufgebaut sind, diese . Ketten unter

Bei dem in F i g. 1 perspektivisch und in F i g. 2 Umständen teilweise unter dem Einfluß mechaniim Schnitt A-A dargestellten ersten Ausführungs- 40 scher Einwirkungen zusammen, weshalb die Stoßbeispiel ist der Doppelkohärer nach der Erfindung unempfindlichkeit des zweiten Ausführungsbeispiels mit 10 bezeichnet. Mit 11 ist eine zentrale Elektrode für viele Anwendungen von besonderer Bedeutung ist. bezeichnet, deren Anschluß mit 12 bezeichnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 können An den gegenüberliegenden Seiten der Elektrode 11 für den Körper 29 die im Text zu F i g. 1 und 2 sind Kammern 13,14 montiert, deren Volumen vor- 45 bereits erwähnten Materialien verwendet werden, zugsweise gleich groß ist. Die Kammern 13,14 sind Der Binder, mit dem die kohärierbaren Substanzen durch rechteckige, geschlossene Wände 13 a, 14 α be- vermengt werden, soll im wesentlichen nichtleitend grenzt. In der Umgrenzung 13 α ist ein Stützelement sein. Vorgezogen werden Binder, die unter Hitze 15 eingesetzt, das die Kammer 13 zu der der Elek- oder Dampfeinwirkung aushärtbar sind, so daß der trode 11 abgekehrten Seite abschließt. In das Stütz- 50 fertige Körper 29 fest oder wenigstens halbfest ist. element 15 ist ein Anschluß 16 eingesetzt, der einen Als Binder kommen beispielsweise Epoxydharze, breiteren Elektrodenteil 16 α aufweist, der sich an Äthoxylenharze, Polyvenylalkohol oder Binder in der Innenseite des Stützelementes 15 abstützt. In ent- Frage, wie sie unter der Handelsbezeichnung sprechender Weise ist für die Kammer 14 ein Stütz- »Pliobond«, »Resistoflex« und »Formvar« bekannt element 17 mit einem Anschluß 18 und einem 55 sind. Das kohärierbare Granulat soll vorzugsweise Elektrodenteil 18 α vorgesehen. zum Binder in einem Volumenverhältnis zwischen

Die Kammern 13,14 sind vollständig mit Körnern 2 :1 und 1: 2 stehen. Die Methoden zur Mischung 19 aus kohärierbarem Material gefüllt. Dieses und Aushärtung solcher Materialien sind bekannt. Körnermaterial hat die Eigenschaft, unter dem Ein- Die Körper 29 sind zweckmäßig an den Berührungsfluß elektrischer Spannung leitende Ketten von 60 stellen mit Elektroden 21, 26 -und 28 galvanisch mit Körnern bzw. Partikelchen zu bilden, die unter dem einem Überzug versehen und mit den Elektroden Einfluß von durchfließendem Strom wieder auf- verlötet oder auf eine andere Art verbunden,
brechen. Beispiele für solche Substanzen sind pulve- In Abänderung der bereits beschriebenen Ausrisierte Metalle, wie z.B. Nickel, Zinn und Alu- fuhrungsformen kann auch bei der in Fig. 3 beminium, sowie pulverisierte Kohle. 65 schriebenen Ausführungsform der Körper 29 in einer

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, haben die Kammer eingeschlossen sein, ähnlich wie dies bei beiden kohärierbaren Materialien 19 eine gemein- dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungssame Elektrode 11 und jeweils eine weitere nicht beispiel der Fall ist. Es können auch für beide Aus-

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führungsformen andere Kammern aus nichtleitendem Material vorgesehen sein.

Die Wirkungsweise der Speichervorrichtungen nach der Erfindung wird nun an Hand der in F i g. 4 dargestellten Schaltung, zu der das Spannungsdiagramm nach F i g. 5 gehört, näher erläutert. Die Schaltung nach F i g. 4 ist ein Beispiel für eine Anwendung einer Speichervorrichtung nach Fig. 1 und 2 oder nach Fig. 3; ihre Ausgestaltung im einzelnen gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung.

In F i g. 4 ist mit 10 die in F i g. 1 dargestellte Speichervorrichtung bezeichnet. Die Bezugsziffern 12,13,14,16 und 18 bezeichnen die gleichen Teile wie in F i g. 1 und 2.

Der Anschluß 12 ist geerdet und an einen Kondensator31 angeschlossen. Die andere Seite des Kondensators 31 liegt an dem Arm 32 α eines Wählschalters 32 und kann durch Umschalten des Wählarmes mit Schalterpolen 32 b, 32 c, 32 d verbunden werden. Der Schalterpol 32 c ist an ein negatives Potential von beispielsweise 100 Volt angeschlossen. Die Schalterpole 32 b und 32 d sind an die Anschlüsse 16 bzw. 18 der Speichervorrichtung 10 angeschlossen. Mit 33 ist ein Differentialvoltmeter bezeichnet, das in dem neutralen Zweig einer Brückenschaltung, zu der die Widerstände 34, 35, 36, 37 gehören, liegt. Der Kohärer 14 liegt in dem einen Zweig der Brücke in Reihe mit dem Widerstand 34 und der Kohärer 13 in einem anderen Zweig der Brücke in Reihe mit dem Widerstand 35. Der Abgriff zwischen diesen beiden Zweigen ist der Anschluß 12 der Speichervorrichtung 10, während der gegenüberliegende Abgriff, der mit 38 bezeichnet ist, an einem negativen Potential von beispielsweise 12 Volt liegt. Die Widerstände der Brücke sind so dimensioniert, daß über dem neutralen Zweig keine Spannung abfällt, wenn die Kohärer 13 und 14 gleiche Impedanz haben. Das Voltmeter 33 zeigt dann die Spannung Null an.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei davon ausgegangen, daß der Kondensator 31 entweder ungeladen oder wenigstens nicht mit einem der Schalterpole 32 b und 32 d verbunden ist und daß der in der Kammer 14 enthaltene Kohärer kohäriert worden ist, während der in der Kammer 13 enthaltene nicht kohäriert ist. Die Impedanz in der Kammer 14 ist demzufolge niedriger als die in der Kammer 13, und das Voltmeter 33 zeigt eine auf Punkt B bezogene positive Spannung an. In F i g. 5 ist in der Senkrechten diese Spannung aufgetragen. Die auf dem Voltmeter jetzt abgelesene Spannungsstufe ist in F i g. 5 mit α bezeichnet. Diese Spannung bleibt bestehen, solange an der Schaltung nach F i g. 4 keine Veränderungen vorgenommen werden.

Wird nun der Kondensator 31 über den Wählerarm 32 a mit dem negativen Potential an dem Schalterpol 32 c verbunden, dann nimmt der Kondensator 31 Ladung auf. Wird der Wählerarm 32 α dann auf den Schalterpol 32 b umgeschaltet, dann entlädt sich der Kondensator durch den Kohärer 14. Die Stromwelle, die dabei den Kohärer 14 durchsetzt, hängt von der Größe der Kapazität 31 und weiteren Daten der Schaltung ab. Durch diese Stromwelle wird das Material des Kohärers 14 um eine Stufe entfrittet oder entkohärisiert, wodurch sich die Impedanz des Kohärers 14 um einen entsprechenden Wert erhöht. Dabei wird gleichzeitig das Kohärermaterial des Kohärers 13 auf der anderen Seite der Elektrode 11 um eine Stufe kohäriert, so daß die Impedanz des Kohärers 13 um einen entsprechenden Wert absinkt.

Die Folge dieser Vorgänge ist, daß die an dem Voltmeter 33 gemessene Spannung absinkt, z. B. auf den Wert b nach F i g. 5.

Wiederholt man den beschriebenen Vorgang durch Laden und Wiederentladen des Kondensators 31, dann sinkt die Spannung stufenweise gemäß den Stufen c und d nach F i g. 5 weiter ab. Die Zahl der Stufen und die Größe der einzelnen Stufen hängt dabei von diversen Werten der Schaltelemente aus F i g. 4, insbesondere von der Größe der Kohärierbarkeit des Kohärers 10, der Kapazität des Kondensators 31, dem Widerstand im Entladekreis des Kondensators und der Ladespannung ab.

Mit dem Kondensatorstrom als Befehlssignal kann die Schaltung auf die erwähnten Spannungsstufen geschaltet werden und behält die jeweils erzielte Spannungsstufe dann bei bis zur nächsten Umschaltung bzw. bis zum nächsten Befehl.

Die Schaltung kann in beiden Richtungen betrieben werden. Sie kann z. B., ausgehend von jeder der Spannungsstufen b, c und d, durch entsprechendes Entladen des Kondensators 31 über den Kohärer

13 auf ein höheres Spannungsniveau umgeschaltet werden, also z. B. von der Stufe c auf die Stufe b. Zu diesem Zweck wird der Kondensator 31, wie vorerwähnt, aufgeladen und statt über den Kohärer 14 über den Kohärer 13 entladen. Wiederholt man diesen Vorgang mehrfach, ausgehend von der Spannungsstufe d, dann erhält man nacheinander die Spannungsstufen e, f und g nach Fig. 5. Bei diesem Vorgang wird der Kohärer 13, der vorher stufenweise kohäriert wurde, durch die Entladung stufenweise entfrittet. Dabei wird gleichzeitig der Kohärer

14 stufenweise gefrittet. Wie bereits erwähnt, erfolgt auch dabei die Entfrittung des Kohärers 13 unmittelbar durch den Enladungsstrom, während der gegenüberliegende Kohärer 14 dabei durch eine Fernwirkung, die mit »Transkohärierung« bezeichnet werden soll, gefrittet wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Speicherelement mit Kohärermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nachbarschaft eines ersten Kohärers (14) ein zweiter Kohärer (13) angeordnet ist und daß die Kohärierung eines Kohärers durch Stromfluß durch den anderen Kohärer bewirkt wird, wobei die Kohärierung des ersten Kohärers im gleichen Maße abnimmt.

2. Speicherelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Elektrode (11) für beide Kohärer (13, 14).

3. Speicherelement nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zur gemeinsamen Elektrode (11) spiegelsymmetrischen Aufbau.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Elektrotechnische Zeitschrift, Ausgabe A, Bd. 73, 1952, Heft 15, S. 1 bis 8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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