Aufgabe 5 · Abitur NRW Physik GK · Informationsspeicher 2025

Kondensatoren als Informationsspeicher

DRAM (Dynamic Random Access Memory) bezeichnet eine Technologie für einen elektronischen Speicherbaustein, der hauptsächlich in Computern eingesetzt wird. Das speichernde Element ist dabei ein Kondensator, der entweder geladen oder entladen ist.

Hinweis: Die in den DRAMs enthaltenen Kondensatoren sollen in dieser Aufgabe als Plattenkondensatoren betrachtet werden.

5 Bei digitalen Anwendungen werden unterschiedliche Speichertechnologien für Daten verwendet. In Material 5 sind einige Eigenschaften und technische Angaben von zwei verschiedenen Speicherarten in Laptops dargestellt.

Beurteilen Sie auf der Grundlage von Material 5 für DRAM- und HDD-Speicher je ein Risiko, welches eine sichere Datenspeicherung auf einem Laptop gefährdet.

Material 5: Vergleich der zwei Speicherarten DRAM und HDD

DRAM und HDD sind Speicherarten, welche auch in Laptops eingesetzt werden. DRAM (Dynamic Random Access Memory) ist ein Speicher, in dem ein Computer seine Rechendaten vorübergehend zwischenspeichert. Die Informationsspeicherung erfolgt über den Ladungszustand des Kondensators. Das Dielektrikum im Kondensator lässt in geringem Maße elektrischen Strom zu, dadurch kommt es zu einer Selbstentladung des aufgeladenen Kondensators. Der Ladungszustand der DRAM-Kondensatoren muss also regelmäßig aufgefrischt, d. h. erneuert werden.

HDD (Hard Disk Drive) ist ein Speicher, welcher als interner und externer Festplattenspeicher eingesetzt wird, um System- und Nutzerdaten langfristig zu speichern. Die wesentlichen Bauelemente einer HDD sind magnetisierbare, rotierende Scheiben und ein beweglicher Schreib-Lese-Arm, siehe Abbildung 3. Beim Schreiben und Lesen der Daten muss dieser Arm in sehr geringem Abstand präzise über die Oberfläche der schnell rotierenden Scheibe bewegt werden. Entsprechend der zu speichernden Daten werden auf den Scheiben bestimmte Bereiche der Metalloberfläche magnetisiert.

Tab. 2: Vergleich DRAM und HDD · DRAM · HDD

Lese- und Schreibzeit in ns · 5 - 50 · 3,5 · 10 6 - 8 · 10 6

Datenerhalt ohne Spannungsversorgung · Millisekunde bis Sekunde · Jahre bis Jahrzehnte

a)

b)