基于忆阻器的异或门设计与应用

发布时间：2021-08-07 05:21

　　随着计算机技术的飞速发展,逻辑电路在很多领域都发挥着重要的作用。在集成电路中,尤其是摩尔定律即将失效,为了有效的延续摩尔定律,电子电路对这些电路的性能提出了更高的要求。忆阻器的出现,为解决这些问题提供了契机。1971年美国华裔科学家蔡少棠教授首次提出忆阻器的概念。2008年惠普实验室的科学家研制出忆阻器物理实物,由此证实了忆阻器的物理存在。忆阻器是一种新生的纳米级非线性的元件,与电阻、电容和电感并称为四种基本无源元件。其以纳米性、非线性、低功耗、非易失性等特点在基础电路设计、集成电路设计、非易失性存储器设计和生物神经突触等方面得到了广泛的运用。本文简述了忆阻器的发展,介绍了忆阻器的惠普实验室模型和工作原理,分析了其相关特性和相关文献的研究现状,指出现有文献中忆阻器在逻辑电路中运用遇到的问题,并针对这些问题做了以下工作:提出基于忆阻器的异或门。仅仅用忆阻器暂时无法实现异或门,而忆阻器的结构和CMOS工艺具有很强的兼容性,同时CMOS反相器的特性在逻辑电路中的特殊作用,因此提出了一种混合CMOS忆阻器的逻辑门电路方案。混合CMOS忆阻器的逻辑门电路无需时序操作,在摩尔定律的延续、计算机的运... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１四种基本元件之间的关系图??Ｆｉｇ?２．１?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｆｏｕｒ?ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｄｉａｇｒａｍ??

电流（电压）方向的不同，掺杂区扩张或缩小，即掺杂区和非掺杂区的长（厚）??度发生变化，但是因为两个区域的电导率不同，使得忆阻器的电阻值发生变化［１８］，??如图２．２所示。??ｒ＜?Ｄ?－？，??Ｉ?ｉ??？－？？？－Ｗ－???Ｉ?｛?Ｉ??■?｜?■??〇——?Ｄｏｐｅｄ?Ｕｎｄｏｐｅｄ??〇??＾?Ｔｉ〇２??Ｕｎｄｏｐｅｄ??＿｜?｜＿?［二〉－ＶＷ￣??Ｄｏｐｅｄ??『ｒ－｝?＾?－Ａ＾Ｖ－??？——ＶＷ＇－?Ｊ一ＡＡＡ——？??＜Ｋｃ〇Ｊｗ／（Ｄ?＜Ｒ〇ｆｙｒｘｖ／Ｄ??图２．?２?ＨＰ实验室忆阻器模型??Ｆｉｇ?２．２?ＨＰ?ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ?ｍｅｍｒｉｓｔｏｒ?ｍｏｄｅｌ??上图所示，设薄膜长（厚）度为Ｄ，掺杂区的长（厚）度为ｗ，当掺杂区占据??８??

为低阻态，可认为阻值为０。这是下文忆阻器表示逻辑状态“０”和“１”的理??论基础。??图２．３所示是ＨＰ实验室给出的忆阻器伏安特性曲线。其中外加偏置电压为正??弦电压信号：蓝色曲线的是电压，绿色曲线的是由此偏置电压产??生的电流，红色曲线为掺杂区长（厚）度与总长（厚）度比。忆阻器最大阻值与??最小阻值比：Ｒ〇ＦＦ／Ｒ〇Ｎ＝１６０。图中我们可以明显的观察以下几个特点：??１．

【参考文献】：
期刊论文
[1]第四种无源电子元件忆阻器的研究及应用进展[J]. 蔡坤鹏,王睿,周济.  电子元件与材料. 2010(04)

博士论文
[1]基于忆阻器的图像处理技术研究[D]. 周静.国防科学技术大学 2014

硕士论文
[1]基于忆阻的非易失性存储方法的研究[D]. 陈敏.华中科技大学 2015
[2]纳米结构忆阻器制造技术研究[D]. 王天琦.黑龙江大学 2010
[3]忆阻器电路特性与应用研究[D]. 田晓波.国防科学技术大学 2009



本文编号：3327164