2.3 Моделювання мемрістора в Matlab

Для моделювання мемрістора було використане середовище Matlab. Код програми поданий в додатку А. Програма по заданих параметрах мемрістора обраховує залежності заряду від індуктивності та напруги від струму, виводячи їх у вигляді графіків(рис. 2.7-2.13). Графіки побудовані для різних частот напруги з амплітудою 1 В. Алгоритм програми наведений на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 – Блок-схема алгоритму

q, Кл

Φ, Вб

Рисунок 2.8 – Залежність заряду від магнітного потоку при f=6π

I, A

U, В

Рисунок 2.9 – ВАХ при f=6π

q, Кл

Φ, Вб

Рисунок 2.10 – Залежність заряду від магнітного потоку при f=30π

I, A

U, В

Рисунок 2.11 – ВАХ при f=30π

Φ, Вб

q, Кл

Рисунок 2.12 – Залежність заряду від магнітного потоку при f=60π

I, A

U, В

Рисунок 2.13 – ВАХ при f=60π

Висновки

1. Показано, що значне збільшення робочої частоти мемрістора (в 3,5 рази) спостерігається при зменшенні товщини активного шару (TiO2) до значень у 1-2 нм при значенні загальної товщини мемрістора в 5-10 нм. За даних умов відбувається збільшення споживаної потужності мемрістора в 1,8 разів.

2. Виникаючі технологічні обмеження, пов'язані з особливостями формування плівкових покриттів, а також ефекти тунелювання не дозволяють отримати мемрістор з товщиною активного шару 1 нм і загальною товщиною 5 нм. У зв'язку з цим оптимальною структурою мемрістора, експериментально досяжною на даний момент, можна вважати структуру із загальною товщиною в 10 нм і товщиною активного шару в 2 нм.

Перелік посилань

1. Stephen A. Dyer. A study of memristor. - 2010. - P. 12-16

2. Елисеев Н. Мемристоры и кроссбары. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука.- 2010.

3. Shadaram A. A One-Memristor Cell Implementation of a Non-Volatile Memory System / A. Shadaram, S. Mirzakuchaki, F. Zakerian // Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering - 2011.- V. 2. - P. 347

4. Чвырёва А.. Спинтронный мемристор  [Электронный ресурс] / А. Чвырёва, Артюхов В. // 30 марта, 2009 г.

Режим доступу: http://www.eternalmind.ru/index.php?option=com_

content&task=view&id=2003&Itemid=2

5. Храповицкая Ю. В. Моделирование частотных и мощностных характеристик мемристора на основе оксида титана / Ю. В. Храповицкая, Н. Е.Маслова, М. Л. Занавескин, А. Н. Марченков // Наука и образование. – 2012. – С. 295-302.

Додаток а

Matlab код програми

v0=1; % амплітуда вхідної напруги

omega=3; % частота (рад/сек)

MD=1e-14;% швидкість дрейфу

ROFF=16e+3; % опір нелегованого диоксиду титану

RON=100;% опір легованого диоксиду титану

r=ROFF/RON;

D = 10e-9; % довжина мемрістора

w0 = 1e-009; % довжина легованої частини

R0=(RON*(w0/D))+(ROFF*(1-(w0/D)));

q0=(D^2)/(MD*RON);

deltaR=ROFF-RON;

t=0:0.0095:6;

vt=v0*sin(omega*t);% вхідна напруга

flux=v0*(1-cos(omega*t))/omega;% магнітний потік

for n=1:632;

i(n)=(vt(n))/(ROFF*sqrt(1-((2*MD*flux(n))/(r*(D^2))))); % струм

charge(n)=(q0*(1-sqrt(1-((2*flux(n))/(q0*ROFF)))));% заряд

width(n)= 1-sqrt(1-((2*MD*flux(n))/(r*(D^2))));

end

figure(1)

plot(flux,charge);% графік залежності заряду від магнітного потоку

figure(2)

plot (vt,i);% вах