磁頭

磁頭指的是通過磁性原理讀取磁性介質上數據的部件。常見的磁頭包括硬碟磁頭，磁帶錄音機磁頭等。 硬碟磁頭，是硬碟讀取數據的關鍵部件，它的主要作用就是將存儲在硬碟碟片上的磁信息轉化為電信號向外傳輸，而它的工作原理則是利用特殊材料的電阻值會隨著磁場變化的原理來讀寫碟片上的數據，磁頭的好壞在很大程度上決定著硬碟碟片的存儲密度。目前比較常用的是GMR（Giant Magneto Resistive）巨磁阻磁頭。

基本介紹

• 中文名：磁頭
• 外文名：Head

磁頭

硬碟的磁頭是用線圈纏繞在磁芯上製成的，最初的磁頭是讀寫合一的，通過電流變化去感應信號的幅度。對於大多數計算機來說，在與硬碟交換數據的過程中，讀操作遠遠快於寫操作，而且讀/寫是兩種不同特性的操作，這樣就促使硬碟廠商開發一種讀/寫分離磁頭。

硬碟磁頭

硬碟內部結構磁頭是硬碟中最昂貴的部件，也是硬碟技術中最重要和最關鍵的一環。傳統的磁頭是讀寫合一的電磁感應式磁頭，但是，硬碟的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合一磁頭在設計時必須

要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬碟設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，採用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍採用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則採用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行最佳化，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信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的準確性也相應提高。而且由於讀取的信號幅度與磁軌寬度無關，故磁軌可以做得很窄，從而提高了碟片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛套用的最主要原因。MR磁頭已得到廣泛套用，而採用多層結構和磁阻效應更好的材料製作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。

磁頭是硬碟中對碟片進行讀寫工作的工具，是硬碟中最精密的部位之一。磁頭是用線圈纏繞在磁芯上製成的。硬碟在工作時，磁頭通過感應旋轉的碟片上磁場的變化來讀取數據；通過改變碟片上的磁場來寫入數據。為避免磁頭和碟片的磨損，在工作狀態時，磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方，而不與碟片直接接觸，只有在電源關閉之後，磁頭會自動回到在碟片上的固定位置（稱為著陸區，此處碟片並不存儲數據，是碟片的起始位置）。

工作性質

由於磁頭工作的性質，對其磁感應敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁頭採用鐵磁性物質，在磁感應敏感度上不是很理想，因此早期的硬碟單碟容量都比較低，單碟容量大則碟片上磁軌密度大，磁頭感應程度不夠，就無法準確讀出數據。這就造成早期的硬碟容量都很有限。隨著技術的發展，磁頭在磁感應敏感度和精密度方面都有了長足的進步。

最初磁頭是讀、寫功能一起的，這對磁頭的製造工藝、技術都要求很高，而對於個人電腦來說，在與硬碟交換數據的過程中，讀取數據遠遠快於寫入數據，讀、寫操作二者的特性也完全不同，這也就導致了讀、寫分離的磁頭，二者分別工作、各不干擾。

磁頭磁化嚴重，消磁即可。

磁頭種類

薄膜感應（TFI）磁頭

在1990年至1995年間，硬碟採用TFI讀/寫技術。TFI磁頭實際上是繞線的磁芯。碟片在繞線的磁芯下通過時會在磁頭上產生感應電壓。TFI讀磁頭之所以會達到它的能力極限，是因為在提高磁靈敏度的同時，它的寫能力卻減弱了。

各向異性磁阻（AMR）磁頭

在1991年，IBM提出了它基於磁阻（MR）技術的讀磁頭技術――各項異性磁，磁頭在和旋轉的碟片相接觸過程中，通過感應碟片上磁場的變化來讀取數據。在硬碟中，碟片的單碟容量和磁頭技術是相互制約、相互促進的。

AMR（Anisotropic Magneto Resistive）90年代中期，希捷公司推出了使用AMR磁頭的硬碟。AMR磁頭使用TFI磁頭來完成寫操作，但用薄條的磁性材料來作為讀元件。在有磁場存在的情況下，薄條的電阻會隨磁場而變化，進而產生很強的信號。硬碟譯解由於磁場極性變化而引起的薄條電阻變化，提高了讀靈敏度。AMR磁頭進一步提高了面密度，而且減少了元器件數量。由於AMR薄膜的電阻變化量有一定的限度，AMR技術最大可以支持3.3GB/平方英寸的記錄密度，所以AMR磁頭的靈敏度也存在極限。這導致了GMR磁頭的研發。

GMR（Giant Magneto Resistive，巨磁阻）

GMR磁頭繼承了TFI磁頭和AMR磁頭中採用的讀/寫技術。但它的讀磁頭對於磁碟上的磁性變化表現出更高的靈敏度。GMR磁頭是由4層導電材料和磁性材料薄膜構成的：一個感測層、一個非導電中介層、一個磁性的栓層和一個交換層。GMR感測器的靈敏度比AMR磁頭大3倍，所以能夠提高碟片的密度和性能。

硬碟的磁頭數取決於硬碟中的碟片數，碟片正反兩面都存儲著數據，所以一個碟片對應兩個磁頭才能正常工作。比如總容量80GB的硬碟，採用單碟容量80GB的碟片，那只有一張碟片，該碟片正反面都有數據，則對應兩個磁頭；而同樣總容量120GB的硬碟，採用二張碟片，則只有三個磁頭，其中一張碟片的一面沒有磁頭。

磁帶錄音機的磁頭

錄音機是靠電磁感應原理工作的。這種磁頭實際上是一塊蹄型電磁鐵，錄音機在工作時，是把話筒紙盤的聲音經過震動變成感應電流，在經過放大電路傳輸到磁頭，磁頭緊貼著磁帶，感應電流會使磁頭磁化，使其成為一塊電磁鐵。感應電流原來是由聲音變來的，在磁頭的電磁作用下，磁帶上的磁粉就被不同程度地磁化了，並且是有順序排列的。磁帶在錄音前必須先經過抹音（俗稱洗帶、消磁），以免磁帶在播放時有上一次的聲音信號，造成雜音。錄音機上的錄音磁頭和放音磁頭實際是同一個磁頭(高檔的錄音機和錄音卡座里，錄、放音磁頭是分開的)，只是連線位置不同而已。錄音時，磁頭和話筒（或麥克風）連線，播放時和喇叭連線。抹音頭實際是一塊天然磁鐵(也有用超音頻電流抹音的)，原理是：在錄音前首先使磁帶上的磁粉排列順序一致，就這樣，磁帶上原有的信息就被洗去了。

磁頭故障---磁頭劃碰

磁頭劃碰是一種硬碟故障，在硬碟讀寫頭和旋轉的硬碟片接觸時發生，在磁碟表面的介質產生永久不可恢復的損害。

磁頭通常包裹在碟片表面的很薄的空氣層中（1990年代中期採用薄液體層）。碟片的最上層是聚四氟乙烯類似的物質，作為潤滑劑。下面是一層濺射碳。這兩層保護磁層（數據存儲區），防止讀寫頭的意外接觸。

磁碟讀寫頭使用薄膜技術，材料足夠堅硬，較難通過保護層劃傷。磁頭劃碰比較可能是由於外力通過讀寫頭，對碟片產生足夠的壓力，導致磁性存儲層劃傷。其他的污垢或碎屑，過度衝擊或振動，意外掉落，能使讀寫頭對碟片造成衝擊，在這個過程中通常損壞讀寫頭。