磁頭指的是通過磁性原理讀取磁性介質(zhì)上數(shù)據(jù)的部件。常見的磁頭包括硬盤磁頭,磁帶錄音機(jī)磁頭等。 硬盤磁頭,是硬盤讀取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部件,它的主要作用就是將存儲(chǔ)在硬盤盤片上的磁信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)向外傳輸,而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻值會(huì)隨著磁場變化的原理來讀寫盤片上的數(shù)據(jù),磁頭的好壞在很大程度上決定著硬盤盤片的存儲(chǔ)密度。目前比較常用的是GMR(Giant Magneto Resistive)巨磁阻磁頭。
硬盤的磁頭是用線圈纏繞在磁芯上制成的,最初的磁頭是讀寫合一的,通過電流變化去感應(yīng)信號(hào)的幅度。對(duì)于大多數(shù)計(jì)算機(jī)來說,在與硬盤交換數(shù)據(jù)的過程中,讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于寫操作,而且讀/寫是兩種不同特性的操作,這樣就促使硬盤廠商開發(fā)一種讀/寫分離磁頭。
硬盤磁頭硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)磁頭是硬盤中最昂貴的部件,也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。傳統(tǒng)的磁頭是讀寫合一的電磁感應(yīng)式磁頭,但是,硬盤的讀、寫卻是兩種截然不同的操作,為此,這種二合一磁頭在設(shè)計(jì)時(shí)必須要同時(shí)兼顧到讀/寫兩種特性,從而造成了硬盤設(shè)計(jì)上的局限。而MR磁頭(Magnetoresistive heads),即磁阻磁頭,采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu):寫入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭(MR磁頭不能進(jìn)行寫操作),讀取磁頭則采用新型的MR磁頭,即所謂的感應(yīng)寫、磁阻讀。這樣,在設(shè)計(jì)時(shí)就可以針對(duì)兩者的不同特性分別進(jìn)行優(yōu)化,以得到最好的讀/寫性能。另外,MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應(yīng)信號(hào)幅度,因而對(duì)信號(hào)變化相當(dāng)敏感,讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也相應(yīng)提高。而且由于讀取的信號(hào)幅度與磁道寬度無關(guān),故磁道可以做得很窄,從而提高了盤片密度,達(dá)到200MB/英寸2,而使用傳統(tǒng)的磁頭只能達(dá)到20MB/英寸2,這也是MR磁頭被廣泛應(yīng)用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛應(yīng)用,而采用多層結(jié)構(gòu)和磁阻效應(yīng)更好的材料制作的GMR磁頭(Giant Magnetoresistive heads)也逐漸普及。 [1] 磁頭是硬盤中對(duì)盤片進(jìn)行讀寫工作的工具,是硬盤中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上制成的。硬盤在工作時(shí),磁頭通過感應(yīng)旋轉(zhuǎn)的盤片上磁場的變化來讀取數(shù)據(jù);通過改變盤片上的磁場來寫入數(shù)據(jù)。為避免磁頭和盤片的磨損,在工作狀態(tài)時(shí),磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方,而不與盤片直接接觸,只有在電源關(guān)閉之后,磁頭會(huì)自動(dòng)回到在盤片上的固定位置(稱為著陸區(qū),此處盤片并不存儲(chǔ)數(shù)據(jù),是盤片的起始位置)。
工作性質(zhì)由于磁頭工作的性質(zhì),對(duì)其磁感應(yīng)敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁頭采用鐵磁性物質(zhì),在磁感應(yīng)敏感度上不是很理想,因此早期的硬盤單碟容量都比較低,單碟容量大則碟片上磁道密度大,磁頭感應(yīng)程度不夠,就無法準(zhǔn)確讀出數(shù)據(jù)。這就造成早期的硬盤容量都很有限。隨著技術(shù)的發(fā)展,磁頭在磁感應(yīng)敏感度和精密度方面都有了長足的進(jìn)步。最初磁頭是讀、寫功能一起的,這對(duì)磁頭的制造工藝、技術(shù)都要求很高,而對(duì)于個(gè)人電腦來說,在與硬盤交換數(shù)據(jù)的過程中,讀取數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于寫入數(shù)據(jù),讀、寫操作二者的特性也完全不同,這也就導(dǎo)致了讀、寫分離的磁頭,二者分別工作、各不干擾。磁頭磁化嚴(yán)重,消磁即可。
磁頭通常包裹在盤片表面的很薄的空氣層中(1990年代中期采用薄液體層)。盤片的最上層是聚四氟乙烯類似的物質(zhì),作為潤滑劑。下面是一層濺射碳。這兩層保護(hù)磁層(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)),防止讀寫頭的意外接觸。磁盤讀寫頭使用薄膜技術(shù),材料足夠堅(jiān)硬,較難通過保護(hù)層劃傷。磁頭劃碰比較可能是由于外力通過讀寫頭,對(duì)盤片產(chǎn)生足夠的壓力,導(dǎo)致磁性存儲(chǔ)層劃傷。其他的污垢或碎屑,過度沖擊或振動(dòng),意外掉落,能使讀寫頭對(duì)盤片造成沖擊,在這個(gè)過程中通常損壞讀寫頭。