Was sind die Eigenschaften eines Memristors?

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Dies ist eine sinnvolle Fortsetzung meiner früheren Frage.

Ich bin also ein Elektronik-Hobbyist und war eine Weile neugierig auf die vorgeschlagene neue Komponente, den Memristor. Meine Forschung hat diesen Link aufgedeckt, der die Entstehung eines solchen demonstriert, und jetzt frage ich mich, wie Sie einen Memristor definieren und messen. Wenn ein Memristor Ladung und Fluss in Beziehung setzt, wie verhält sich ein oxidiertes Metall so? Haben schließlich alle (oder die meisten) Metalloxide diese Eigenschaften?

Mir ist klar, dass dies wahrscheinlich eine Menge ist, aber was ich im Internet darüber gesehen habe, hat mich sehr verwirrt. Danke für deine Hilfe.

components hobbyist memristor

— Albert Perrien
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Wenn ein Widerstand ein Gerät ist, wo $\mathrm{d}v = R\mathrm{d}i$ , als Widerstand ist EMF ( $v$ ) geteilt durch Strom ( $i$ ) oder in SI-Einheiten Volt $(V)$ geteilt durch Ampere ( $A$ ). Wir können das Volt in SI-Basiseinheiten definieren:

V. = \frac{k G \cdot m^{2}}{EIN \cdot s^{3}}

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

Das Ampere ist bereits eine SI-Basiseinheit. Das durch das Ampere geteilte Volt ist dann das Ohm:

Ω = \frac{V.}{EIN} = \frac{\frac{k G \cdot m^{2}}{EIN \cdot s^{3}}}{EIN} = \frac{k G \cdot m^{2}}{{EIN}^{2} \cdot s^{3}}

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

Ein Memristor ist wo $\mathrm{d}\phi = M\mathrm{d}q$ Der Widerstand muss also ein magnetischer Fluss sein ( $\phi$ ) geteilt durch Gebühr ( $q$ ) oder in SI-Einheiten webers ( $Wb$ ) geteilt durch Coulomb ( $C$ ). Definiert durch SI-Basiseinheiten:

W. b = V. \cdot s = \frac{k G \cdot m^{2}}{EIN \cdot s^{2}}

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

C. = EIN \cdot s

$C = A \cdot s$

Dann ist der durch das Coulomb geteilte Weber unsere Einheit der Erinnerung:

Einheit der Erinnerung = \frac{W. b}{C.} = \frac{\frac{k G \cdot m^{2}}{EIN \cdot s^{2}}}{EIN \cdot s} = \frac{k G \cdot m^{2}}{{EIN}^{2} \cdot s^{3}}

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

Was, wie man sehen kann, mit dem Ohm identisch ist. Der Widerstand wird also genau wie der Widerstand in Ohm gemessen.

Wenn Sie nicht alles auf Basiseinheiten abstreifen, kann die Äquivalenz einfacher ausgedrückt werden:

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

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

Ich finde dies der interessanteste Ansatz, da ersichtlich ist, dass ein Memristor sowohl EMF als auch Strom integriert (wie durch die $\cdot s$ im Zähler und im Nenner). Es ist, als wäre es irgendwie gleichzeitig ein Induktor und ein Kondensator, und dabei heben sich die Zeitbedingungen auf und es wird keiner von beiden. Wenn Sie nur eine der entfernen würden $s$ Begriffe, dann würden Sie mit dem Henry oder dem Farad verlassen, aber mit beiden kommen Sie zurück zum Ohm.

Natürlich, wenn $M$ im $\mathrm{d}\phi = M\mathrm{d}q$ ist nur eine Konstante, dann heben sich die Zeitbedingungen wirklich auf und Sie haben nur noch einen normalen Widerstand. Wie Wikipedia es ausdrückt:

Es gibt keinen Standard-Memristor. Stattdessen implementiert jedes Gerät eine bestimmte Funktion, wobei das Spannungsintegral das Stromintegral bestimmt und umgekehrt. Ein linearer zeitinvarianter Memristor mit einem konstanten Wert für $M$ ist einfach ein herkömmlicher Widerstand.

Was Memristoren so schick macht, ist das $M$ ist eine Funktion (normalerweise definiert als eine Funktion des Zeitintegrals von Strom: Ladung, könnte aber als eine Funktion des Zeitintegrals von Spannung: Fluss definiert werden). weil $M$ ist eine Funktion, die es einem ermöglicht, ein Gerät zu haben, wo $\mathrm{d}v/\mathrm{d}i$ (normalerweise würden wir das Widerstand nennen) Änderungen basierend auf dem, was bisher passiert ist: wie viel Strom oder wie viel Spannung es in der Vergangenheit gegeben hat. Die Diskrepanz erklärt sich durch physikalische Effekte, die ich nicht wirklich verstehe, wie die Anordnung von Oxiden auf mikroskopischen Strukturen oder so. Sie werden neu angeordnet, wenn sich die Ladung durchbewegt, und ändern die Spannung, die erforderlich ist, um zusätzliche Ladung (Widerstand) zu bewegen.

Induktivitäten und Kondensatoren tun dies ebenfalls, jedoch im Gegensatz zu einem Kondensator, bei dem die Spannung ansteigt $0V$ erfordert das Bringen des Zeitintegrals von Strom, Ladung, zu $0C$ und im Gegensatz zu Induktoren, wo der Strom zu bekommen $0A$ erfordert das Zeitintegral von Spannung, Fluss, zu bringen $0Wb$ kann ein Memristor gehen $0A$ und $0V$ ohne dass Ladung oder Flussmittel auf Null gehen müssen. So verlieren sie nicht ihre Erinnerung an die Vergangenheit, wenn kein Strom oder keine Spannung angelegt wird.

Das bedeutet auch, wenn Sie für eine Memristorspannung auf einer Achse und einen Strom auf der anderen Achse grafisch darstellen, erhalten Sie keine gerade Linie (das wäre ein Widerstand), sondern eine Hystereseschleife, die immer durch den Ursprung verläuft. $0V$ und $0A$ . Wohin diese Schleife an anderen Punkten führt, hängt von der Art des Memristors ab.

— Phil Frost
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Die Geräte, die ich bisher als Memristoren bezeichnet habe, können aufgrund der Eigenschaften ihrer Funktion M ? Das ist unglaublich interessant! Sind die Eigenschaften von M die Unbekannten, die bei der Erforschung eines neuen Materials beschrieben werden müssen? Und ist es das, worauf sie sich beziehen, wenn sie über die lissajous Kurve sprechen, die beschrieben wird, wenn Wechselstrom durch sie fließt?

— Albert Perrien

@ AlbertPerrien ja, die

M

$M$ Die Funktion hängt von den Eigenschaften der verwendeten Materialien ab, obwohl ich kaum etwas über deren Physik weiß. genau das, was ich auf Wikipedia gelesen habe. Siehe Änderungen an der Lissajous-Kurve.

— Phil Frost

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Es ist eine lineare Beziehung zwischen der Ladung (Zeitintegral des Stroms) und dem Fluss (Zeitintegral der Spannung).

Memristor-Das fehlende Schaltungselement -IEEE

Sie können mehr darüber im Wiki lesen Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

— Iancovici
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Gibt es eine definierte Ladungseinheit gegenüber dem Fluss?

— Albert Perrien

Ich habe dieses Diagramm nie gemocht, weil es mir anzeigt, dass der Memristor irgendwie das Dual des Widerstands ist, was es nicht ist. Ich denke, es soll vermittelt werden, dass ein Induktor Spannung integriert und ein Kondensator Strom integriert und ein Memristor sowohl als auch integriert

M

$M$ muss zeitvariante sein, sonst bleibt dir nur noch ein widerstand. Und während ideale Widerstände, Kondensatoren und Induktivitäten vollständig durch eine einzelne Zahl, einen Widerstand, eine Induktivität oder eine Kapazität beschrieben werden können, gibt es keinen Memristanz mit einer einzelnen Zahl , der einen Memristor beschreibt, weil

M

$M$ ist eine Funktion.

— Phil Frost

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@PhilFrost, Dieses Diagramm ist wichtig, da es eine interessante Beziehung zwischen allen vier Komponenten hervorhebt. Soweit Sie die "m-Funktion" kommentieren, sind sie alle abhängig von Variablen (Kapazität, Induktivität und spezifischer Widerstand) wie Materialien und Abmessungen. Sicher, ein Memristor hat im Gegensatz zu den anderen einen Hystereseeffekt. Dies beeinträchtigt jedoch nicht die Qualität dieses Diagramms.

— Iancovici