Read Back Signals in Magnetic Recording - Research Group Fidler

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Kurzfassung Diese Arbeit widmet sich der Berechnung des Signals von Leseköpfen, wie sie in herkömmlichen Festplatten Verwendung finden. Dabei wird zuerst auf analytische Methoden zurückgegriffen, die es erlauben, den Verlauf des Signals für ein vereinfachtes 2- dimensionales Modell zu ermitteln. Insbesondere wird das Reziprozitätstheorem verwendet. Der Großteil dieser Arbeit beschäftigt sich dann mit der Simulation des Lesevorgangs mittels der Methode der finiten Elemente. Dabei wird die Landau-Lifshitz-Gilbert Gleichung gelöst, die das dynamische mikromagnetische Verhalten eines magnetischen Modells beschreibt. Um die Auswirkungen des Sensorstroms auf den Lesekopf zu berücksichtigen, muss die Stromverteilung für inhomogene Leiter berechnet werden. Da es sich bei einem modernen Lesekopf um einen magnetoresistiven Sensor handelt, hängt die Leitfähigkeit von der Magnetisierung des Lesekopfes ab. Die berechnete Stromverteilung erzeugt wiederum ein Magnetfeld, das auf die Magnetisierung des Lesekopfs einwirkt. Die programmtechnische Umsetzung und die Realisierung solcher Simulationen von Leseköpfen waren die primären Ziele dieser Diplomarbeit. Im letzten Teil dieser Arbeit wird anhand eines 3-dimensionalen Modells eines Lesekopfes die Funktionalität des Computerprogramms erprobt. Es werden der Gleichgewichtszustand, die Sensorkennlinie und das Relaxationsverhalten berechnet. Weiters wird der Einfluss der magnetischen Schilde des Lesekopfes untersucht. Zum Schluss wird das Lesesignal von perfekten magnetischen Übergängen beziehungsweise von periodischen Bitmustern bestimmt. Mit dem im Zuge der Diplomarbeit erstellten Computerprogramm ist ein Werkzeug geschaffen worden, das die komplette Simulation des Lesevorganges, und auch die Entwicklung von Leseköpfen am Computer erlaubt. Dabei können die dynamischen und statischen Eigenschaften von Leseköpfen bestimmt werden. 2
Abstract This thesis concentrates on calculating the read back signals of read heads, as used in conventional hard disks. First the read back signal of a simplified 2-dimensional model is determined by analytical means. Here the reciprocity principle is used. The main part of this work deals with the simulation of the read back process with the Finite Element Method. The Landau-Lifshitz-Gilbert equation is solved, which describes the dynamic micromagnetic behavior of a magnetic model. To take effects of the sense current of the read head into account, the current distribution for inhomogeneous conductors has to be evaluated. Modern read heads use magnetoresistive effects. Thus the conductivities depend on the magnetization of the read head. The calculated current distribution generates a magnetic field, acting on the magnetization of the read head itself. The programming and the implementation to make such simulations possible were the primary targets of this work. In the last part of this thesis the functionality of the program is tested with a simple 3dimensional model of a read head. The equilibrium state, the sensor curve, and the relaxation behavior are calculated. Moreover the influence of the magnetic shields is examined. At last the read back signal is calculated for perfect transitions and for periodic bit patterns. This work resulted in a tool for simulating the whole read back process, which also allows the computer-based development of read heads. Furthermore the dynamic and static micromagnetic properties of read heads can be calculated. 3
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Bibliography [38] W. F. Brown Jr.,
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Lebenslauf Otmar Ertl Reinprechtsdo
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