Способ записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти и устройство для его осуществления

Союз Советских Социалистицеских Республик(11646372 М. Кл. " 1) Дополни2) Заявленоьное к авт, свид-ву 6.04,7621) 23437 3/18-2 1 С 13 оед еиием заявкио е сударстееииыи комет СССР о делам изобретений и открытий, Д, Фоменк 71) Заявитель на Ленина институт кибернетики А аинской ССР СТИРАНИЯ ИНФОРМАЦИИЕСКОМ ЭЛЕМЕНТЕ ПАМЯТИЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ2 54) СПОСОБ ЗАПИСИ В ЭЛЕКТРОХИМИЧ И УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для создания памяти с промежуточным временем обращения и для построения адаптивных устройств.Известны способы записи информации в электрохимические ячейки, заключающиеся в том, что через раствор электролита пропускают электрический ток при напряжении, меньшем напряжения разложения растворителя. Раствор электролита содержит обратимые окислительно-восстановительные системы и катионы, которые могут осаждаться на катоде при электролизе. Если раствор содержит обратимые окислительно-восстановительные системы, то при пропускании тока изменяется концентрация ионов вблизи электродов. Это приводит к изменению электропроводности и возникновению концентрационных потенциалов. Эти явления используются для записи информации. В том случае, когда в растворе содержатся катионы, осаждаемые при электролизе, используется изменение электропроводности катода или капилляра с раствором, расположенного вблизи катода 11. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти, основанный на воздействии внешнего электрического поля на электролит. Способ осуществляется устройством для записи и стирания, содержащем корпус, наполненный раствором электролита, анод и катод, соединенный с корпусом при помощи капилляра. При этом способе раствор электролита содержит ионы 10 тяжелых металлов, например, меди, Анодвыполняется из того же металла. При пропускании тока в прямом направлении анод частично растворяется, а на катоде осаждается металл, изменяя конфигурацию ка тода. При этом изменяется сопротивлениеоколокатодного пространства, либо самого катода, Восстановление исходного состояния происходит при пропускании тока в обратном направлении (от катода к аноду) 2.Этот способ имеет ряд недостатков. Осев новным недостатком является малое быстродействие, связанное с необходимостью пропускать ток при напряжении, меньшем, чем напряжение разложения электролита. Для15 20 25 30 35 40 45 50 55 воды это напряжение составляет 1,22 В, При определенном сопротивлении ячейки это ограничивает допустимую величину тока, и следовательно, скорость осаждения металла. Вторым недостатком являются сравнительно жесткие требования к составу и чистоте электролита, Для того чтобы металл осаждался равномерно на площади катода, применяют различные вещества - добавки, образуюшие с металлом комплексные соединения, Загрязняющие примеси могут сильно изменить характеристики процесса осаждения металла. Исключение составляет ртуть, однако процесс изменения конфигурации электрода при осаждении ртути происходит очень медленно, поскольку ртуть не образует дендритов, а при формировании сплошного осадка требуется большое количество металла. Третьим недостатком является отсутствие пороговых свойств при записи по этому способу. Процесс растворения анода и осаждения металла на катоде начинается при любых, сколь угодно малых значениях напряжения, приложенного к электродам в прямом направлении. Это приводит к целому ряду осложнений при создании матричных запоминающих устройств с произвольным доступом при записи.Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия записи и стирания путем изменения сопротивления электро- химического элемента памяти при электролизе.Указанная цель достигается с помощью нового способа записи и стирания в электро- химический элемент памяти, основанный на воздействии внешнего электрического поля на электролит, осуществление которого обуславливается применением устройства определенной новой конструкции,Изобретенный способ отличается от известного способа записи и стирания информации в электрохимический элемент памяти тем, что напряжение внешнего электрического поля выбирают превышающим напряжение разложения электролита,ф при этом происходит выделение его газовой фазы, удаление которой производят принудительной циркуляцией потока электролита;Такой способ может быть осуществлен устройством новой конструкции для записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти, содержащем корпус, разделенный на две полости, в одной из которых установлены электроды.Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что устройство снабжено капиллярными трубками и насосом, соединенным с полостями корпуса.На чертеже изображено устройство для .осуществления способа.Устройство содержит электроды 1 и электроизоляциоиный корпус 2, разделенный на две полости 3 и 4, соединенные между собой капилляром 5. Полость 4 сообщается с внешней средой капилляром 6 и через капилляр 7 соединена со входом гидравлического насоса 8. Выход гидравлического насоса 8 через капилляр 9 соединен с полостью 3.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии полость 3 полностью заполнена раствором электролита. Электролитическое сопротивление элемента памяти низкое, Если через элемент памяти пропустить постоянный ток при напряжении, превышающем порог разложения электролита, на электродах 1 выделяются газообразные продукты электролиза. Они скапливаются в полости 3 в видепузырька, вытесняя часть раствора в резервную полость,Пузырек газа увеличивает сопротивление элемента памяти, Объем газа при постоянном давлении пропорционален количеству электричества, прошедшего через элемент памяти. Поэтому сопротивление элемента может быть увеличено на заданную величину. Требования к электролиту снижаются . за счет применения более простых и стабильных составов. Например, для предлагаемо 1 о способа пригоден раствор КОН в воде без каких- либо специальных добавок. Пороговые свойства появляются за счет того, что при напряжении, меньшем, чем порог разложения растворителя, никакого выделения газов на электродаХ не происходит.Повышение быстродействия в предлага. емом способе достигается за счет двух факторов. Во-первых, при одинаковом токе весовые количества выделенных на электродах веществ имеют приблизительно одинаковые величины (одного порядка), тогда как объемные количества у газообразных веществ при нормальных условиях примерно в 1 Оз раз больше, чем твердых. Это приводит к более быстрому изменению околоэлектродных пространств, заполненных раствором электролита, Во-вторых, можно использовать более высокое напряжение записи. При рав-, ных внутренних сопротивлениях ячейки это дает возможность увеличить ток записи и, следовательно, уменьшить время. Рассчеты, показывают, что оно может быть уменьшено до 10-4 10- секДля возвращения электрохимического элемента памяти в исходное состояние необходимо включить гидравлический -насос 7, в результате чего поток жидкости удалит из рабочей полости газовый пузырек.Целесообразно в одном устройстве объединить много элементов, тогда одна полость 3 и один насос 6 могут обслуживать все элементы, Поскольку плошадь поперечного сечения, занимаемого пузырьком при заданном объеме газа, увеличивается с уменьшением расстояния между электродами, для повышения быстродействия это расстояние надо уменьшать. Для646372 ъ Л. Амустовая ваКорректор Т. ВашковичПодписное Составит ехред О. ираж 680 Редактор С. Равв Заказ 120141 митета СССР и открытий ская наб., д. 4/5 род, ул. Проектнапо113085, М илиад ППП осударственного ко елам изобретенийсква, Ж, Рауш Патент, г. Ужго сохранения достаточно большой величины тока записи и получения линейности изменения электропроводности ячейки в зависимости от количества прошедшего электричества, поперечные размеры ячейки следует делать значительно большими, чем расстояние между электродами. Формула изобретения101, Способ записи и стирания информации в электрохимическом элементе памяти, основанный на воздействии внешнего электрического поля на электролит, отличающийся,.тем, что, с целью повышения быстродействия записи и стирания, путем изменения 15 сопротивления электрохимического элемента памяти при электролизе, напряжение внешнего электрического поля выбирают превышающим напряжение разложения электролита, при этом происходит выделение его газовой фазы, удаление которой производят принудительной циркуляцией потока электролита.2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержашее корпус, разделенный на две полости, в одной из которых установлены электроды, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено капиллярными трубками и гидравлическим насосом, соединенным с полостями корпуса через капиллярные трубки, а другая полость соединена с внешней средой капилляром. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Трейер В. В., Елизаров А. Б. Электро- химические интегрирующие и аналоговые запоминаюшие элементы, М Наука, 1971. с. 20.2. Трейер В. В., Елизаров А. Б, Электро- химические интегрирующие и аналоговые запоминающие элементы, М Наука, 1971, с. 53.