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存储知识课堂:磁盘读写磁头揭秘(1)

归档日期:04-26       文本归类:读写磁头      文章编辑:爱尚语录

  磁盘技术演变的同时读写磁头的设计也在不断发展。最早的磁头就是绕着线圈的铁芯。按照目前的标准,最初的磁头尺寸过大,而且录制密度低。经过多年的发展,磁头设计已经从最初简单的铁芯发展为各式各样的磁头类型和技术。在《存储知识课堂(一):磁盘工作原理揭秘》一文中,我们详细介绍了磁盘的工作原理。在这本文中,我们将讨论的是PC硬盘中的各种磁头,包括各种磁头的应用和优缺点。

  注意:截止2005年,基于PMR的硬盘技术被应用到了便携式音乐播放器和笔记本电脑中,而该技术在2006年才应用到台式机上。

  铁氧体磁头属于传统的磁头设计,由最初的IBM 30-30 Winchester驱动演化而来。这些磁头都有由电磁线圈包裹的铁氧体。这种驱动会在线圈中通电,然后产生磁场。这就磁头就具备了读写能力。铁氧体磁头比薄膜磁头大且重,因此在磁盘转动的时候需要更大的浮动高度来防止与磁盘接触。

  厂商对最初的铁氧体磁头进行了很多改进。有一种名为混合铁氧体磁头就是在陶瓷外壳中装有较小的铁氧芯,这枚铁氧芯与玻璃相连。这种设计减小了磁头间隙具有更高的磁道密度。与原来体积较大的磁头相比,这些磁头不易受其他磁场的影响 .

  在20世纪80年代,综合铁氧体磁头被广泛应用于低端磁盘,如希捷ST-225.随着磁道密度需求的增高,MIG和薄膜磁头开始取代铁氧体磁头,直至铁氧体被完全淘汰。在高密度磁盘中,铁氧体磁头无法写入具有高抗磁性的介质中,而且对于频率低噪声大。铁氧体磁头的主要优势在于价格便宜。

  隙含金属磁头是综合铁氧体磁头的升级版本。在MIG磁头中,金属物质被应用到磁头的间隙。有两种MIG磁头可用:单边和双边。单边MIG磁头在后缘部分有一层磁性合金。双边MIG则在间隙两侧都有磁性合金层。金属合金经过喷溅涂覆法进行了真空镀膜处理。

  这种磁合金的磁性是铁氧体的两倍,而且可以让磁头写入抗磁性较高的薄膜介质,较高的磁道密度通常需要这种介质。MIG磁头还能在磁场中产生更明显的磁性梯度,所以磁脉冲更清晰。双边MIG磁头比单边磁头的抗磁性更好。

  这种性能上的改进致使MIG磁头一度成为使用最广泛的磁头,而且在20世纪80年代末到90年代初期广泛应用与硬盘中,LS-120 (SuperDisk)驱动就是最近使用的典范。

  薄膜磁头与半导体芯片的生产过程类似,都是经光刻法处理。这种处理可以在单个圆形晶片上创建数千个磁头,而且成品小巧且质量高。

  TF磁头的磁道非常窄,而且是通过喷溅了一种硬质铝型材做成。由于这种材料把间隙完全包裹起来,所以这个区域得到了较好的保护,从而极大减少了磁盘转动时的接触性损害。其中心部分是铁和镍合金的混合物,磁性比铁氧体磁头的铁芯要强两到四倍。

  TF磁头产生了非常清晰的磁脉冲,所以可以在非常高的磁道密度下进行写入操作。由于他们不存在传统意义上的线圈,所以TF磁头抵御线圈抗阻的能力更 强。这种小巧的磁头比铁氧体磁头和MIG磁头的浮动高度更低;在有些产品中,其浮动高度只有2微寸甚至更少。高度的降低可以让磁头捕捉和发送更强的信号, 信噪比增强,而且准确率提高。在某些驱动的高磁道与线性密度上,标准的铁氧体磁头可能无法从背景噪音中捕获数据信号。TF磁头的另一个优势是体积小,所以 磁盘安装更紧凑,同样空间里可以放置更多磁盘。

  很多100Mb-2Gb的驱动都是使用TF磁头,特别是体积小的驱动中。TF磁头取代了MIG磁头成为最流行的磁头设计,但是它现在又被更新的磁阻式磁头取代。

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