一种改进的忆阻器的spice模型及其仿真

《一种改进的忆阻器的spice模型及其仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、29卷第8期微电子学与计算机Vo1．29No．82012年8月MICROELECTRONICS&COMPUTERAugust2012一种改进的忆阻器的SPICE模型及其仿真段宗胜，甘朝晖，王勤(武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉430081)摘要：忆阻器(Memristor)是一种具有记忆功能的无源电子元件，其概念由蔡少棠于1971年提出．2008年HP实验室发现了一种基于电阻开关的二端非易失记忆器件，从而证实了忆阻器的存在．在研究HP实验室发现的忆阻器的基础上，分析了目前一些忆阻器模型的优缺点，设计了一种改进的忆阻器模型．经过PSPICE仿真验证，该

2、模型成功地模拟了HP实验室发现的忆阻器物理模型的基本特性．关键词：忆阻器；模型；仿真中图分类号：TM5O文献标识码：A文章编号：1OOO一718O(2O12)O8～O193一O7AnImprovedMemristorSPICEModelandSimulationDUANZong-sheng，GANZhao—hui，WANGQin(SchoolofInformationScienceandEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China)Abstract：Memristori

3、sapassiveelectronicdevicewithanon-volatilememory，whichisproposedbyLeonChuain1971．A2-terminalnon-volatilememorydevicebasedonresistanceswitchingwasfoundinHPlabsin2008。andthatprovedtheexistingofmemristor．Inthispaperweanalyzetwomodelingmethodsofmemristorandthendesignanimprovedmodelofme

4、mristorbasedonthephysicalmodelofmemristorthatfoundbyHPlabs．ItcanbefoundthatthecharacteristicsoftheimprovedmodelcorrespondtothephysicalmodelofHPlabsbyPSPICEsimulation．Keywords：memristor；model；simulation之间的关系为dq5=Mdq，其中M被他定义为忆阻1引言值．忆阻是一个与电阻具有相同量纲的物理量，在数在电路理论中有四种基本变量：电流i、电压、值上等于施加在忆阻器

5、两端的电压和流经忆阻器的电荷g和磁通量，从数学上分析，其中任意两个变电流之比．2008年HP实验室发现了一种具有记忆量之间的关系存在着六种可能性，即功能的纳米双端电阻L2]，其电气特性与蔡少棠教授dv==R·di预测的忆阻器特性相符，从而证实了第四种基本电d∞一L·d路元件——忆阻器的存在．忆阻器实际上就是一个dq=：C·dv具有记忆功能的非线性电阻[3]，这一特性使其非常(1)d0一·d￡适合用于制造非易失性存储设备，也为开发具有类曲一i·dt似人类大脑处理、存储信息能力的模拟式计算机铺一?g平了道路．以上六种变量关系中，前面的五种关系已经很目前忆阻器仅存

6、在于实验室环境中，大批量的早以前就被发现了，其中R、L和C分别是现有的三工业化生产还在进一步研究中，这一现状制约了忆种基本电路元件：电阻、电感和电容，但是磁通量阻器的应用研究．因此，根据忆阻器实际的物理特性和电荷q之间的关系迟迟未能确定．美国加州大学建立忆阻器的数学模型则成为分析和研究忆阻器的伯克利分校的蔡少棠教授猜想磁通量乒和电荷q必要条件．收稿日期：2O12一O1-06；修回日期：2012一O3一O5194微电子学与计算机2012在采用电阻、电容和电感等无源电子元件以及受氧化物半导体材料，假设该半导体材料薄膜厚度为控电源构造忆阻器的SPICE模型是目前常

7、用的忆D．在半导体薄膜中存在一个含高浓度掺杂物的区阻器建模方法之一_4J．该方法利用储能元件电容和域(即掺杂区)，其阻值很小，剩余的区域掺杂物浓度受控电源构成的积分电路对通过忆阻器的电流进行较低(即非掺杂区)，阻值很大．砌为状态变量，表示积分，得到电容两端的电压，该电压正比于流经忆阻掺杂区的长度，其范围为[O，D]．当给忆阻器施加了器的电荷，也间接地反映了忆阻器阻值的变化．尽管一个外部偏置电压时，掺杂区和非掺杂区的边界会通过这种方法得到的忆阻器SPICE模型的卜一V曲随着带电杂质的漂移而移动J．当w／D=1时，整个线，q／曲线以及频率特性等与HP实验室发现的

8、器件均为掺杂区，设此时忆阻器的阻值为尺；当忆阻器的物