忆阻器特点及其应用研究.pdf

一、忆阻器的诞生及基本知识 二、HP忆阻器模型研究 三、忆阻器仿真与特性研究 四、忆阻器的应用研究 1.1 忆阻器概念的提出 1971年 ，蔡少棠教授根据电路理论的完备性 ，从物理学的对称 角度出发 了除电阻、电容、电感之外的第四个基本电路元件— —忆阻器的存在。 忆阻器连接了磁通ψ与电荷q， 二者应满足函数关系 ： f (j,q) =0 dj = Μ(j,q)dq 图1 忆阻器 依据 1.1 忆阻器概念的提出 f (j, q ) = 0 当 由电荷的单值函数表示时 ，称其为电荷控制型忆阻器 ，可由下式表示 ： dj = Μ(q)dq 结合已知的关系 ： v (t ) = M (q (t ))i(t ) 因此，M是与电阻具有相同量纲的物理 量 ，单位为欧姆 ，数值上等于某一时刻 忆阻器两端电压与电流的额比值 （计 算）。其大小决定于流经忆阻器的电荷 量q。 f (j, q ) = 0 对称的 ，当 由磁通的单值函数表 示时 ，可得磁通控制型忆阻器。函数关 系为 ： dq = W (j)dj i(t ) = W (j(t )) v (t ) 图1 忆阻器 依据 1.1 忆阻器概念的提出 1971年 教授根据电路理论的完备性在 “Memristor-The Missing Circui ement”一文中 了第四种无源元件-忆阻器的存在。 图2 忆阻器的符号表示及 假定的φ − q关系 图1 忆阻器 依据 1.2 HP忆阻器的诞生 2008年5月 ，首个纳米级忆阻器物理模型在 惠普 诞生 ，证实了忆阻器的存在。 2008年11月 ，惠普 在忆阻系统研讨会上展示了 世界首个3D忆阻混合 。 图3 HP公司忆阻器模型 2.1 HP忆阻器的结构 图3 HP公司忆阻器模型 HP公司忆阻器模型由将两层纳米级的二氧化钛薄膜夹在两片 铂片内。 其中一层掺杂有氧空位 ，导电性很高 ，被定义为掺杂区 ； 另一层没有掺杂 ，被定义为非掺杂区 ，具有很高的阻抗。 当给忆阻器施加一个外部偏置电压时，掺杂区和非掺杂区的边界 会随着带电杂质的漂移而移动。 2.2 HP忆阻器的数学模型 图3 HP公司忆阻器模型 电压电流关系 ： V(t) =Rm (t)I (t) w(t) 电阻表示式 ： Rm (t) =ROFF + R( -R ) ON OFF