1.2 Вах Мемрістора

Якщо до мемрістора прикласти змінну е лінійно напругу певної частоти, його вольт-амперна характеристика приймає вигляд, який нагадуює фігуру Ліссажу з центром на початку координат (рис.1.6) [2]. Тобто мемрістор, на відміну від резистора,володіє гістерезисом. Зі збільшенням частоти напруги гістерезисна крива вироджується в пряму лінію (рис.1.6).

Рисунок 1.6 – ВАХ мемрістора.

У реальних системах за рахунок сильних електричних полів, присутніх в наномасштабах, проявляються сильні нелінійні ефекти у транспорті іонів, і вигляд

вольт-амперної характеристики змінюється. Наприклад, якщо помножити праву частину виразу (1.3) на функцію w(1-w)/D^2 , що враховує ефекти е лінійності, то на вольт-амперній характеристиці мемрістора з’являються досить різкі фронти, які відповідають переходу від стану з низькою провідністю до стану з високою провідністю і назад . Схожа характеристика була отримана експериментально для мемрістора на основі двоокису титану (TiO2) (Рис.1.7) .

Рисунок 1.7 –Експериментальна вольт-амперна характеристика

мемрістора на основі двоокису титану

Подібна поведінка мемрістора дозволяє використовувати його в якості біполярного перемикача: при подачі напруги протилежної полярності мемрістор замикає або розмикає коло, що проходить через нього. Якщо ж розглядати ситуацію з точки зору цифрової електроніки, то можна сказати, що мемрістор переходить зі стану «0» у стан «1» і навпаки. Причому цей стан мемрістор «запам’ятовує» і може зберігати практично необмежено довго – і для цього йому не потрібно джерел напруги. Досягнуте на сьогоднішній день часперемикання мемрістора з одного стану в інший становить порядку 1 нс .

На практиці мемрістор може приймати не тільки звичайні для звичайних чіпів пам’яті два положення – 0 або 1, але і будь-які значення в проміжку від нуля до одиниці, так що такий перемикач здатний працювати як у цифровому (дискретному), так і в аналоговому режимах [2].

1.3 Мемрістор як резистивна пам’ять з довільним доступом

На рис. 1.8. показано, що при прикладенні напруги еквівалентної або вищої, ніж позитивне значення порогу, після малої затримки, w(t)=D (x(t)=1)

(1.5)

де .

Це означає, що повний опір мемрістора стає RON. Аналогічним чином, при прикладенні негативної напруги еквівалентної або вищої, ніж абсолютне значення від’ємної порогової напруги, w(t)=0 (x(t)=0). Як результат, повний опір резистора стає ROFF. Значення RON закодоване як «1», а значення ROFF закодоване як «0». Для напруги між пороговими значеннями, опір не змінюється і зберігає своє останнє значення [3].

Рисунок 1.8 – Ідеальна ВАХ мемрістора

Тому що іонам потрібен час, щоб досягти меж мемрістора, переключання не відбувається одразу після досягненням напруги порогового значення. Тривалість цього проходження визначається виразом:

(1.6)

Vwr – амплітуда напруги що прикладається, для записування.

Для операції читання , амплітуда напруги що прикладається має бути набагато нижчою ніж порогове значення, для того щоб не відбулось перемикання. Крім того, застосування напруги для зчитування, на протязі довгого часу може змінити кількість потоків, що проходять через прилад, та перемістити межу w. Тобто час зчитування імпульсу має бути обмежений.

(1.7)

Vr – амплітуда напруги що прикладається, для зчитування.