Các đặc điểm của một memristor là gì?

6

Đây là một theo dõi tinh thần cho câu hỏi trước đây của tôi .

Vì vậy, tôi là một người có sở thích điện tử, và tôi đã tò mò một thời gian về thành phần mới được đề xuất, memristor. Nghiên cứu của tôi đã đưa ra liên kết này chứng minh việc tạo ra một liên kết, và bây giờ tôi đang tự hỏi, làm thế nào để bạn xác định và đo lường một memristor? Nếu một memristor liên quan đến điện tích và từ thông, làm thế nào một kim loại bị oxy hóa hoạt động như thế này? cuối cùng, làm tất cả (hoặc hầu hết) các oxit kim loại có những đặc điểm này?

Tôi nhận ra rằng điều này có lẽ là rất nhiều, nhưng những gì tôi đã thấy trên internet về điều này đã khiến tôi rất bối rối. Cảm ơn sự giúp đỡ của bạn.

components hobbyist memristor

— Albert Perrien
nguồn

7

Nếu một điện trở là một thiết bị trong đó $\mathrm{d}v = R\mathrm{d}i$ , hơn kháng chiến là EMF ( $v$ ) chia cho hiện tại ( $i$ ), hoặc tính theo đơn vị SI, vôn $(V)$ chia cho các ampe ( $A$ ). Chúng ta có thể định nghĩa volt theo đơn vị cơ sở SI:

V = \frac{k g \cdot m^{2}}{A \cdot s^{3}}

$V = \frac{kg \cdot m^2}{A \cdot s^3}$

Các ampe đã là một đơn vị cơ sở SI. Vôn chia cho ampe thì ohm:

Ω = \frac{V}{A} = \frac{\frac{k g \cdot m^{2}}{A \cdot s^{3}}}{A} = \frac{k g \cdot m^{2}}{A^{2} \cdot s^{3}}

$\Omega = \frac{V}{A} = \frac{\frac{kg \cdot m^2}{A \cdot s^3}}{A} = \frac{kg \cdot m^2}{A^2 \cdot s^3}$

Một người ghi nhớ là nơi $\mathrm{d}\phi = M\mathrm{d}q$ , vì vậy memristance phải là từ thông ( $\phi$ ) chia cho phí ( $q$ ) hoặc theo đơn vị SI, weber ( $Wb$ ) chia cho coulomb ( $C$ ). Được xác định bởi các đơn vị cơ sở SI:

W b = V \cdot s = \frac{k g \cdot m^{2}}{A \cdot s^{2}}

$Wb = V \cdot s = \frac{kg \cdot m^2}{A \cdot s^2}$

C = A \cdot s

$C = A \cdot s$

Sau đó, weber chia cho coulomb là đơn vị ghi nhớ của chúng tôi:

unit of memristance = \frac{W b}{C} = \frac{\frac{k g \cdot m^{2}}{A \cdot s^{2}}}{A \cdot s} = \frac{k g \cdot m^{2}}{A^{2} \cdot s^{3}}

$\text{unit of memristance} = \frac{Wb}{C} = \frac{\frac{kg \cdot m^2}{A \cdot s^2}}{A \cdot s} = \frac{kg \cdot m^2}{A^2 \cdot s^3}$

Mà, người ta có thể thấy, giống hệt với ohm. Vì vậy, memristance được đo bằng ohms, giống như sức đề kháng.

Nếu bạn không tách mọi thứ thành các đơn vị cơ sở, thì sự tương đương có thể được biểu thị đơn giản hơn:

\frac{W b}{C} = \frac{V \cdot s}{A \cdot s} = \frac{V}{A} = Ω

$\require{cancel} \frac{Wb}{C} = \frac{V \cdot s}{A \cdot s} = \frac{V}{A} = \Omega$

Tôi thấy đây là cách tiếp cận thú vị nhất, bởi vì có thể thấy rằng một memristor tích hợp cả EMF và dòng điện (như được chỉ ra bởi trong tử số và mẫu số). Như thể đó là một cách nào đó một cuộn cảm và tụ điện cùng một lúc, và khi làm như vậy, các điều khoản thời gian bị hủy bỏ, và nó trở thành không. Nếu bạn đã loại bỏ chỉ một trong những điều khoản, sau đó bạn sẽ bỏ mặc với henry hoặc farad, nhưng với cả hai bạn sẽ có được trở lại ohm. $\cdot s$ $s$

Tất nhiên, nếu trong chỉ là một hằng số, thì các thuật ngữ thời gian thực sự hủy bỏ và bạn chỉ còn lại một điện trở thông thường. Như Wikipedia đưa ra: $M$ $\mathrm{d}\phi = M\mathrm{d}q$

Không có những thứ như một memristor tiêu chuẩn. Thay vào đó, mỗi thiết bị thực hiện một chức năng cụ thể, trong đó tích phân của điện áp xác định tích phân của dòng điện và ngược lại. Một memristor bất biến thời gian tuyến tính, với giá trị không đổi cho , chỉ đơn giản là một điện trở thông thường. $M$

Điều làm cho memristors ưa thích là là một hàm (thường được định nghĩa là hàm của tích phân thời gian của dòng điện: điện tích, nhưng có thể được định nghĩa là hàm của tích phân thời gian của điện áp: từ thông). Vì là một hàm, nó cho phép một người có một thiết bị trong đó (thông thường chúng ta sẽ gọi điện trở đó) thay đổi dựa trên những gì đã xảy ra cho đến nay: bao nhiêu dòng điện hay cách thức nhiều điện áp, đã có trong quá khứ. Sự khác biệt được giải thích bằng các hiệu ứng vật lý mà tôi không thực sự hiểu, như sự sắp xếp các oxit trên các cấu trúc kính hiển vi, hoặc một cái gì đó. Chúng được sắp xếp lại khi điện tích di chuyển qua, thay đổi điện áp cần thiết để di chuyển thêm điện tích (điện trở). $M$ $M$ $\mathrm{d}v/\mathrm{d}i$

Cuộn cảm và tụ điện cũng làm điều này, nhưng không giống như tụ điện, trong đó việc đưa điện áp về đòi hỏi phải đưa tích phân thời gian của dòng điện, điện tích, về và không giống như cuộn cảm, trong đó việc đưa dòng điện về đòi hỏi phải có tích phân thời gian của điện áp, từ thông , đến , một memristor có thể chuyển đến và mà không yêu cầu phí hoặc thông lượng để về không. Vì vậy, họ không bị mất trí nhớ về quá khứ khi không có dòng điện hoặc điện áp được áp dụng. $0V$ $0C$ $0A$ $0Wb$ $0A$ $0V$

Điều đó cũng có nghĩa là nếu bạn vẽ đồ thị cho điện áp memristor trên một trục và dòng điện trên trục kia, bạn không có một đường thẳng (đó sẽ là một điện trở), nhưng bạn có một vòng trễ luôn đi qua gốc tọa độ, và . Chỉ cần vòng lặp đó đi ở những điểm khác phụ thuộc vào loại memristor. $0V$ $0A$

— Phil Frost
nguồn

Vì vậy, các thiết bị mà tôi đã thấy cho đến nay được gọi là memristor có thể được gọi là do các thuộc tính của chức năng M của chúng ? Điều đó cực kỳ thú vị! Các tính chất của M có phải là những ẩn số cần được mô tả khi nghiên cứu một vật liệu mới không? Và đó có phải là những gì họ đề cập đến khi họ nói về đường cong lissajous được mô tả khi dòng điện xoay chiều đi qua nó?

— Albert Perrien

@AlbertPerrien có, hàm phụ thuộc vào tính chất của vật liệu được sử dụng, mặc dù tôi hầu như không biết về vật lý của nó; chỉ những gì tôi đã đọc trên Wikipedia. Xem các chỉnh sửa trên đường cong Lissajous.

M

$M$

— Phil Frost

6

Đó là mối quan hệ tuyến tính giữa điện tích (tích phân thời gian của dòng điện) và từ thông (tích phân thời gian của điện áp)

Memristor-Phần tử mạch bị thiếu -IEEE

Bạn có thể đọc thêm về nó trên Wiki nhập mô tả hình ảnh ở đây

— Iancovici
nguồn

Có một đơn vị xác định của phí so với thông lượng?

— Albert Perrien

Tôi không bao giờ thích sơ đồ đó, bởi vì nó cho tôi biết rằng bằng cách nào đó, bộ nhớ là đối ngẫu của điện trở, điều đó không phải. Những gì tôi nghĩ nó dự định truyền tải là một cuộn cảm tích hợp điện áp, và một tụ điện tích hợp dòng điện, và một memristor tích hợp cả hai , và cũng

M

$M$ phải là biến thể thời gian, nếu không bạn chỉ còn lại một điện trở. Và, trong khi lý tưởng điện trở, tụ điện, cuộn cảm và có thể được mô tả đầy đủ bởi một số duy nhất, sức đề kháng, điện cảm, hoặc điện dung, không có số duy nhất memristance mô tả một memristor, bởi vì

M

$M$ là một chức năng.

— Phil Frost

1

@PhilFrost, Sơ đồ này rất cần thiết vì nó làm nổi bật mối quan hệ thú vị giữa cả bốn thành phần. Theo như nhận xét của bạn về "hàm m", tất cả chúng đều là hàm phụ thuộc vào các biến (Điện dung, Điện cảm và Điện trở suất) như các vật liệu và kích thước. Chắc chắn có một hiệu ứng trễ cho một memristor không giống như phần còn lại. Nhưng điều đó không làm giảm chất lượng của sơ đồ này.

— Iancovici