Cabeça de leitura e gravação do disco - Disk read-and-write head
As cabeças de leitura / gravação do disco são as pequenas partes de uma unidade de disco que se movem acima do disco e transformam o campo magnético do disco em corrente elétrica (ler o disco) ou, vice-versa, transformam a corrente elétrica em campo magnético (escrever no disco). As cabeças passaram por várias mudanças ao longo dos anos.
Em um disco rígido, as cabeças 'voam' acima da superfície do disco com folga de até 3 nanômetros . A " altura de vôo " está diminuindo constantemente para permitir maior densidade de área . A altura de vôo da cabeça é controlada pelo projeto de um rolamento de ar gravado na superfície voltada para o disco do controle deslizante . O papel do mancal de ar é manter a altura de vôo constante conforme a cabeça se move sobre a superfície do disco. Os mancais de ar são cuidadosamente projetados para manter a mesma altura em todo o prato, apesar das velocidades diferentes em relação à distância do centro do prato. Se a cabeça atingir a superfície do disco, pode ocorrer um choque catastrófico da cabeça .
Cabeças indutivas
As cabeças indutivas usam o mesmo elemento para leitura e escrita.
Cabeça tradicional
As cabeças em si começaram semelhantes às dos gravadores - dispositivos simples feitos de um minúsculo pedaço em forma de C de material altamente magnetizável, como permalloy ou ferrite enrolado em uma bobina de fio fino. Ao escrever, a bobina é energizada, um forte campo magnético se forma na lacuna do C e a superfície de gravação adjacente à lacuna é magnetizada. Durante a leitura, o material magnetizado passa pelas cabeças, o núcleo de ferrite concentra o campo e uma corrente é gerada na bobina. Na lacuna, o campo é muito forte e bastante estreito. Essa lacuna é aproximadamente igual à espessura da mídia magnética na superfície de gravação. A lacuna determina o tamanho mínimo de uma área gravada no disco. As cabeças de ferrite são grandes e escrevem características bastante grandes. Eles também devem voar bem longe da superfície, exigindo campos mais fortes e cabeças maiores.
Cabeças de metal em lacuna (MIG)
As cabeças de metal em lacuna ( MIG ) são cabeças de ferrite com um pequeno pedaço de metal na lacuna da cabeça que concentra o campo. Isso permite que recursos menores sejam lidos e gravados. As cabeças MIG foram substituídas por cabeças de filme fino . As cabeças de filme fino eram eletronicamente semelhantes às cabeças de ferrite e usavam a mesma física , mas eram fabricadas usando processos fotolitográficos e filmes finos de material que permitiam a criação de características finas.
Cabeças de filme fino
Introduzida pela primeira vez em 1979 na unidade de disco IBM 3370 , a tecnologia de filme fino usava técnicas fotolitográficas semelhantes às usadas em dispositivos semicondutores para fabricar cabeças de HDD com tamanho menor e maior precisão do que os designs baseados em ferrite então em uso. Camadas finas de materiais magnéticos (Ni-Fe), isolantes e de fiação de bobina de cobre são construídas em substratos de cerâmica que são separados fisicamente em cabeçotes de leitura / gravação individuais integrados com seu mancal de ar, reduzindo significativamente o custo de fabricação por unidade. Cabeças de filme finas eram muito menores do que as cabeças MIG e, portanto, permitiam o uso de recursos gravados menores. Os cabeçotes de filme fino permitiram que os drives de 3,5 polegadas atingissem a capacidade de armazenamento de 4 GB em 1995. A geometria do vão do cabeçote era um meio-termo entre o que funcionava melhor para leitura e o que funcionava melhor para escrita.
Cabeças magnetorresistivas (cabeças MR)
A próxima melhoria do cabeçote no design do cabeçote foi separar o elemento de escrita do elemento de leitura, permitindo a otimização de um elemento de filme fino para escrita e um elemento de cabeçote separado para leitura. O elemento de leitura separado usa o efeito magnetorresistivo (MR) que altera a resistência de um material na presença de campo magnético. Essas cabeças de RM são capazes de ler características magnéticas muito pequenas de maneira confiável, mas não podem ser usadas para criar o campo forte usado para escrever. O termo AMR (MR anisotrópico) é usado para distingui-lo do aprimoramento introduzido posteriormente na tecnologia MR, denominado GMR ( magnetorresistência gigante ) e "TMR" (magnetorresistência de tunelamento).
A transição para a mídia de gravação magnética perpendicular ( PMR ) tem implicações importantes para o processo de gravação e o elemento de gravação da estrutura da cabeça, mas nem tanto para o sensor de leitura MR da estrutura da cabeça.
Cabeças AMR
A introdução do cabeçote AMR em 1990 pela IBM levou a um período de rápido aumento da densidade de área de cerca de 100% ao ano.
Cabeças GMR
Em 1997 GMR, cabeças magnetorresistivas gigantes começaram a substituir as cabeças AMR.
Desde a década de 1990, vários estudos têm sido realizados sobre os efeitos da magnetorresistência colossal (CMR), o que pode permitir aumentos ainda maiores na densidade. Mas até agora não levou a aplicações práticas porque requer baixas temperaturas e equipamentos de grande porte.
Cabeças TMR
Em 2004, as primeiras unidades a usar cabeças MR ( TMR ) de tunelamento foram introduzidas pela Seagate, permitindo unidades de 400 GB com 3 pratos de disco. A Seagate introduziu os cabeçotes TMR com bobinas de aquecimento microscópicas integradas para controlar o formato da região do transdutor do cabeçote durante a operação. O aquecedor pode ser ativado antes do início de uma operação de gravação para garantir a proximidade do pólo de gravação ao disco / mídia. Isso melhora as transições magnéticas escritas, garantindo que o campo de gravação da cabeça sature totalmente o meio do disco magnético. A mesma abordagem de atuação térmica pode ser usada para diminuir temporariamente a separação entre o meio do disco e o sensor de leitura durante o processo de releitura, melhorando assim a força e a resolução do sinal. Em meados de 2006, outros fabricantes começaram a usar abordagens semelhantes em seus produtos.
Veja também
Referências
links externos
- O Guia do PC: Função das Cabeças de Leitura / Gravação
- IBM Research: introdução ao GMR, animações
- Hitachi Global Storage Technologies: Recording Head Materials