Logaritmik Memristanslı TiO2 Memristör

Abstract

İdeal bir memristör, 1971 yılında Dr. Chua tarafından devre tasarımı için dördüncü temel devre elemanı olarak iddia edilen nonlinear bir dirençtir ve özellikleri lineer zamanla-değişmeyen devre elemanları tarafından taklit edilememektedir. Memristör olarak davranan bir ince-filmin bulunduğu, 2008 senesinde Stanley Williams tarafından yönetilen bir HP araştırma timi tarafından ilan edilmiştir. Bu memristörün oldukça anlaşılabilir bir modeli de bu tim tarafından verilmiştir. Bu HP memristör direnci katkılanmış ve katkılanmamış bölgelerin dirençlerini ekleyerek bulunabilir. Katkılanmış bölge uzunluğunun akımın integrali olan memristör yüküne orantılı olduğu, katkılanmış bölgenin sabit bir sürüklenme hızına sahip olduğu ve memristör kesiti sabit olarak kabul edilirek, HP memristör direncinin, doyma gerçekleşene kadar, lineer yük bağımlılığı vardır. Bu makalede, logaritmik yük bağımlılığı olan bir memristörün HP timi tarafından verilen prensipleri kullanarak ve memristör geometrisine bazı değişiklikler yapılarak yapılabileceği gösterilmiştir.

Keywords

• TiO2 memristör model,Memristans hesaplama,Programlanabilir güç kuvvetlendiricisi,Üretim toleransları,Devre topolojisi

Ti02 Memristor with Logarithmic Memristance

Abstract

An ideal memristor, which was claimed to be the fourth fundamental element of circuit design by Dr. Chua in 1971, is a nonlinear resistor and its properties cannot be mimicked with linear time-invariant circuit elements. A thin-film which behaves as if a memristor has been declared found experimentally by a HP research team lead by Stanley Williams in 2008. A quite explicit model of the memristor has also been given by the team. The HP memristor resistance can be found by summing the resistances of the doped and undoped regions. Assuming the doped region length is proportional to memristor charge, which is the integration of memristor current, the doped region has a constant drift speed, and a constant memristor cross-section, the HP memristor resistance has a linear charge dependency till it saturates. In this paper, it is shown that a memristor with a logarithmic charge dependency can be made using the principles given by the team and making some modifications to memristor geometry.

Keywords

• Ti02 memristor model,Memristance calculation,Programmable gain amplifier,Manufacturing tolerances,Circuit topology

References

1. [1] L. O. Chua,”Memristor - The Missing Circuit Element,” IEEE Trans. Circuit Theory, vol. 18, pp. 507-519, 1971.
2. [2] D. B. Strukov, G. S. Snider, D. R. Stewart, and R. S. Williams, ”The missing memristor found,” Nature (London), vol. 453, pp. 80-83, 2008.
3. [3] O. Kavehei, et al., “The Fourth Element: Characteristics, Modeling, and Electromagnetic Theory of the Memristor,” Submitted to Royal Society, 17 Feb 2010.
4. [4] Yogesh N Joglekar and Stephen J. Wolf, “The elusive memristor: properties of basic electrical circuits”, Eur. J. Phys. 30, 661, 2009.
5. [5] Nathan R. McDonald, Robinson E. Pino, Peter J. Rozwood, Bryant T. Wysocki, “Analysis of Dynamic Linear and Non-linear Memristor Device Models for Emerging Neuromorphic Computing Hardware Design”, IEEE World Congress on Computational Intelligence, 2010.[6] Yuriv V. Pershin and Massimiliano Ventra,” Practical Approach to Programmable Analog Circuits with Memristor”, IEEE Transactions on Circuits and Systems I, Regular Papers, Vol 57, No. 8, August 2010.
6. [7] Shin, S., Kim, K., Kang, S.M., “Memristor applications for programmable analog ICs. Nanotechnology, IEEE Transactions on, vol.10, no.2, pp.266-274, March 2011.
7. [8] Wey, T.A., Jemison, W.D., “Variable gain amplifier circuit using titanium dioxide memristors”, Circuits, Devices & Systems, IET, vol.5, no.1, pp.59-65, January 2011.
8. [9] Yiran Chen, Xiaobin Wang, “Compact modeling and corner analysis of spintronic memristor,” Nanoscale Architectures, 2009. NANOARCH '09. IEEE/ACM International Symposium on, vol., no., pp.7-12, 30-31 July 2009.

9. [10] Kwan-Hee Jo, Chul-Moon Jung, Kyeong-Sik Min, Sung-Mo Kang, “Self-adaptive write circuit for low-power and variation-tolerant memristors,” IEEE Transactions on Nanotechnology, vol.9, no.6, pp.675-678, Nov. 2010.
10. [11] Hu, M., Li, H., Chen, Y., Wang, X., Pino, R.E., “Geometry variations analysis of TiO2 thin-film and spintronic memristors”, Proceedings of the 16th Asia and South Pacific Design Automation Conference, pp. 25-30, 2011.
11. [12] Rajendran, J., Karri, R., and Rose, G.S., “Parallel memristors: Improving variation tolerance in memristive digital circuits,” Circuits and Systems (ISCAS), 2011 IEEE International Symposium on, vol., no., pp.2241-2244, 15-18 May 2011.