含记忆元件电路的基本特性以及对外界激励响应的研究

发布时间：2019-09-08 18:21

【摘要】：1971年,加州大学的蔡少棠教授从理论上预言了忆阻器的存在,直到2008年,惠普公司Strukov等人基于掺杂TiO2材料实现了忆阻器器件原型。作为一类典型的非线性记忆元件,忆阻器在混沌电路、人工神经网络、图像处理等领域具有有广阔的应用前景。随着对忆阻器研究的深入,研究工作者们推广了记忆元件的相关概念,忆容器和忆感器被相继提出。尽管二者的器件实物还没有实现,但其相关电学特性、物理模型以及应用都已引起了研究工作者的极大兴趣。本论文就忆阻器、忆容器和忆感器的基本特性、串并联电路以及在记忆电路、混沌电路领域的应用展开研究,主要研究内容和结果包括:研究了忆阻器、忆容器和忆感器基本器件特性。对于忆阻器,研究了磁控分段线性函数忆阻器的特性;对于忆容器,研究了磁控分段线性函数以及三次非线性函数的忆容器特性;对于忆感器,研究了荷控分段线性函数以及Biolik模型的忆感器的特性。研究表明,这三类记忆元件都能呈现明显的紧缩磁滞现象,同时,当器件参数、外加信号频率变化时,其特性曲线也有明显变化规律。基于这三类记忆元件,具体研究了MLC串并联、RLCM串联、RCLM并联电路,具体研究了记忆元件的分压、分流特点,为探索其应用提供了理论依据。研究了含忆阻器、忆容器的记忆电路对周期性、非周期性外界激励信号的响应特性。研究结果表明,通过相关参数的调整,忆阻器的忆阻值、忆容器的忆容值在周期性信号的激励下会有显著变化,在非周期性信号的激励下无明显变化。研究了含记忆元件蔡氏电路对不同激励信号以及不同信号频率和幅值的响应特性。研究结果表明,在不同信号或同一信号不同的频率和幅值的激励下,电路状态会有明显变化且有规律可循。信号的频率、幅值等参数的变化,使电路状态在稳定焦点、多倍周期以及双涡旋等混沌状态间转变。这些特性在非挥发性存储、人工神经网络等领域具有巨大的应用前景。
【图文】：

忆阻器,基本模型

图 1.2 HPTiO2忆阻器基本模型[4]PTiO2忆阻器基本模型，此忆阻器模型由两个变阻器别对应的电阻为 ROFF和 RON，忆阻元件的长度为 D子在均匀场中的迁移率。此时，电压与电流的关系( ) [ ( ) ( )] ( )OFF ON OFFv t R R R x t i t ( )w tD ，，2v ONRkD ，( ) ( )dx tki tdt，q(t)是代表电流通，此忆阻器模型的忆阻值为：( ) [1 ( )]OFFM t R kq t 线性杂质漂移模型，能够较好的反映物理器件的真不能将其独特的特性反映出来。而采用对分界面漂题，在上述线性杂质漂移模型中的 x(t)表达式右侧乘

忆阻器,IV曲线

MemRVT-VT斜率α （b）1.3（a）压控忆阻器模型；（b）忆阻器分段线性曲阻器两端加上一个正弦电压，如图 1.4 所示紧磁滞回线的形状，除原点外，电压和电流信号，当电压正向递增时，随着电荷的增多压和电流的比值，从图 1.4 可以看出，随着的，所以相应的忆阻器的值也在增加。当电器的伏安特性曲线就是一个滞回曲线形状。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5

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