硬碟是怎麼儲存資料的，為什麼關機後資料還能儲存在硬盤裡？

硬碟是怎麼儲存資料的，為什麼關機後資料還能儲存在硬盤裡？

答：

現在使用的硬碟主要有機械硬碟和固態硬碟，二者原理並不相同，下面簡單介紹一下。

機械硬碟主要結構如下圖所示：

機械硬碟的磁碟主體是一塊金屬薄片（也有用其他材料的），上面塗覆一層磁性材料，可以理解為一層小磁針。硬碟工作時，磁碟在馬達的驅動下高速旋轉，轉速高達數千轉每分鐘，磁頭則在磁頭驅動系統的的控制下，在高速旋轉的磁碟表面飛行。當需要寫入或擦除資料時，磁頭線圈上通電，在其周圍產生磁場，磁化磁碟表面的磁性材料，不同方向的電流產生的磁場方向不同，磁碟表面的磁性材料被磁化的極性也不同，不同極性便代表0與1；讀取時，磁頭線圈切割磁碟表面的磁性材料的磁場，產生電訊號，不同極性的磁性材料產生的感應電流方向不同，因此可以讀出0與1。

斷電並不會影響磁碟表面的磁性材料的極性，因此斷電後資料仍然不會消失，但劇烈的碰撞或加熱則有可能導致資料丟失。

固態硬碟的儲存原理如下圖所示：

圖中浮置柵極上下兩層均為絕緣體，可以儲存電荷，浮置柵極中有電荷即為0，無電荷為1。當需要擦除時，便在P極加電壓，浮置柵極中的電子便會發生隧穿，脫離浮置柵極，即由0轉1；當需要程式設計時，便在控制柵極加電壓，電子便會被吸入浮置柵極，即由1轉0。讀取時，則可以在控制柵極加一較低的電壓，如果N極導通，則浮置柵極中電子數目較少，識別為1；反之，識別為0。

固態硬碟的壽命要低於機械硬碟，原因就在於擦寫資料時，可能會有電子被困在絕緣層中，困住的電子可以抵消控制柵極的電壓，最終導致控制柵極無法吸引足夠的電子進入浮置柵極。

固態硬碟斷電後電子仍留在浮置柵極，因此斷電後也不影響資料儲存。

參考資料：

計算機磁碟是如何實現儲存的？

硬碟結構以及資料儲存原理

詳解固態硬碟的有趣知識及其底層原理

by 霜白

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