Пристрій магнітних головок запису
Перші головки, що встановлювалися на жорсткі диски, називалися феритовими. Сердечник в них виготовлявся з пресованого фериту (матеріалу на основі оксидів заліза). Зазор між головкою і поверхнею диска складав 5-8 мікрон.
Зробити ширину зазору менше було не можна, так як головки були досить масивними, і жорсткості підвіски не вистачило б для того, щоб постійно утримувати їх на меншій висоті, не допускаючи контакту з робочою поверхнею диска.
Різновидом цих головок були композитні (стеклоферрітние) головки, в яких феритовий сердечник розташовувався в керамічному корпусі, що створювало додатковий захист від "шумів" при зчитуванні, так як корпус послаблював зовнішні магнітні поля. Серед численних недоліків цих головок були низька швидкодія і швидке магнітне насичення сердечника.
Тому їх не можна було використовувати з носіями, що володіють великою коерцитивної силою (сила залишкової намагніченості), а максимальна швидкість обертання диска була обмежена. Але на безриб'ї і рак риба, так що ці головки були свого часу встановлені на всіх вінчестерах. Істотним достоїнством їх була дешевизна, так що і після появи більш досконалих головок багато дешеві моделі жорстких дисків випускалися саме з ними.
Головки з металом в зазорі (Metal-in-Gap - MIG) з'явилися в результаті розвитку стеклоферрітних. У них магнітний, а іноді і додатковий зазор був заповнений металом, що дозволяло створювати в осерді магнітне поле більшою напруженості.
Якщо металом був заповнений тільки магнітний зазор, такі головки називалися односторонніми, якщо ще і додатковий - двосторонніми. Градієнт магнітного поля в зоні зміни знака став вище приблизно в 2 рази, тобто межа між ділянками з різною полярністю стала чіткіше і коротше, що дозволило підвищити щільність запису і збільшити швидкість обертання диска. Зменшення розмірів і маси головки дозволило ще більше наблизити її до робочої поверхні.
Революцією в розвитку індуктивних головок стала поява так званих тонкоплівкових головок (Thin Film - TF), що виготовляються за допомогою фотолітографії. Сердечник - сплав заліза і нікелю. Градієнт залишкового магнітного поля, створюваного цим типом головок, ще вище. Мініатюрність і більший градієнт магнітного поля дозволили ще більше наблизити головки до робочої поверхні диска і збільшити швидкість його обертання, що, природно, значно підвищило щільність запису. Зазор зменшився приблизно до 0,05 мкм. Наступним проривом стала магніторезистивну (magneto-resistive - MR) головка.
Принцип її роботи виглядає так. Через зчитує елемент такої головки постійно йде струм, званий вимірювальним. Якщо магнітне поле біля елемента змінюється, він реагує на це зміною власного опору, що відбивається на силі вимірювального струму. Таким чином, сигнал з такою головки виходить постійно, змінюючись залежно від полярності намагніченого ділянки, який в даний момент знаходиться під зчитує елементом.
У чому ж переваги магніторезистивних головок перед індуктивними?
Перше - це їх чутливість. Амплітуда вихідного сигналу (число, що показує силу сигналу) у них приблизно в 3-4 рази більше. Крім того, як уже згадувалося, амплітуда вихідного сигналу у звичайних тонкоплівкових головок сильно залежить від швидкості руху розташованої під нею доріжки. Чим менше діаметр доріжки, тим менше швидкість, з якою вона рухається під головкою. Це створює додаткові труднощі для розробки магнітних носіїв малих розмірів.
Амплітуда вихідного сигналу магніторезистивної головки від швидкості руху доріжки не залежить, так як струм в ній виникає не за принципом магнітної індукції і, отже, сила струму не залежить від швидкості зміни магнітного поля робочого шару. Друге. Оскільки для запису використовується звичайна индуктивная головка, а магніторезистивну - для зчитування, то кожну з них можна встановити на оптимальній висоті над поверхнею диска.
Справа в тому, що для запису головку краще розташовувати на трохи більшій відстані від поверхні, ніж для зчитування, так як при цьому робоча поверхня намагничивается на велику глибину, що, природно, покращує і якість запису, і термін її зберігання. Для зчитування ж ця відстань повинна бути менше, так як при цьому на головку більше впливає ту ділянку робочої поверхні, який розташований безпосередньо під нею, а вплив сторонніх шумів зменшується.
Третє. Звичайна тонкоплівкова головка створює магнітну доріжку більшої ширини, ніж потрібно магніторезистивної голівці для читання. Це створює додаткову надійність зчитування інформації, так як знижується вплив перешкод.
Поряд з незаперечними перевагами магніторезистивні головки мають і недоліки, пов'язані, головним чином, з більш трудомісткою, а отже, і більш дорогою технологією виготовлення. По-перше, при виготовленні головки, так само як і для тонкопленочной, використовується технологія фотолітографії, але в порівнянні з технологією виготовлення тонкоплівкової головки потрібно більше фотошаблонів. По-друге, для подачі вимірювального струму необхідно підвести до голівці додаткові дроти. По-третє, чутливість магніторезистивних головок набагато більше, отже, їх потрібно краще екранувати від зовнішніх перешкод. По-четверте, при контакті головки з будь-якими мікрочастинками або торканні поверхні елемент читання миттєво нагрівається.
Зміни температури відображаються на опорі зчитує, і головка тимчасово втрачає здатність зчитувати дані з робочої поверхні. Це створює підвищені вимоги до конструкції всього жорсткого диска, особливо приводу головок і повітряного фільтра.
Цей ефект був відкритий в 1988 році при приміщенні деяких кристалів в сильне магнітне поле, яке сильніше поля, використовуваного для запису на жорстких дисках, приблизно в 1000 разів. Сьогодні такі головки використовуються в більшості жорстких дисків.
Мал. 2. Слайдер і тонкоплівкова головка запису / читання
Слайдер закріплюється на кінці пружинящего сталевого повідця, формуючи т.зв. блок повідків і головок (head-gimbal assembly, HGA) (рис. 3). Повідець, в свою чергу, фіксується на жорсткому важелі позиционера, що забезпечує переміщення головок над пластинами в радіальному напрямку. Система з кількох позиционеров (по одному на кожну робочу поверхню пластини) називається блоком магнітних головок (БМГ).
Мал. 3. Повідець жорсткого диска з закріпленим на ньому слайдером
