Защита зу от кз и переполюсовки: Защита зарядного устройства от короткого замыкания и переполюсовки

Первый однокристальный предохранитель eFuse с последовательно соединенными полевыми транзисторами, обеспечивающий наивысший в отрасли рейтинг защиты при напряжении до 60 В, был представлен компанией Texas Instruments.Предлагает встроенные расширенные функции, включая защиту от обратной полярности и блокировку обратного тока.

TPS2660 — это самый интегрированный электронный предохранитель на рынке управления питанием для шин на 24 и 48 В в промышленных, автомобильных и коммуникационных инфраструктурах.

Ключевые особенности и преимущества TPS2660 eFuse

• Интегрированные встречные полевые транзисторы: Уникальная архитектура устройства обеспечивает TPS2660 следующим:
  • Включает защиту от обратной полярности, чтобы помочь защитить нагрузку системы от неправильного подключения, которое может возникнуть в промышленном оборудовании, в котором используются винтовые клеммы.
  • Блокировка обратного тока предотвращает обратное течение тока со стороны выхода на сторону входа.
  • Улучшенная защита и интеграция сокращают пространство на плате до 40% за счет устранения необходимости во внешних компонентах.
• Регулируемая защита от перенапряжения до 60 В: Помогает разработчикам быстрее и надежнее проходить испытания на соответствие отраслевым стандартам, включая испытание на быстрые электрические переходные процессы (EFT).

Начните проектирование прямо сейчас с конструкции защиты входа и резервного источника питания для блока контроллера ПЛК мощностью 25 Вт, в котором преобразователи постоянного тока в постоянный ток LM5002 и LM5160 обеспечивают резервное питание в соответствии со спецификациями Международной электротехнической комиссии (IEC) 61000-4.

TPS2660 — новейшее дополнение к портфелю электронных предохранителей TI, обеспечивающее защиту приложений от перенапряжения, перегрузки по току и короткого замыкания. Портфолио включает устройства защиты для промышленной, персональной электроники, автомобилей и корпоративных систем.

LM74500-Q1 Контроллер защиты — TI

Texas Instruments LM74500-Q1 — это автомобильный контроллер, отвечающий требованиям AEC-Q100, который работает вместе с внешним N-канальным MOSFET в качестве решения для защиты от обратной полярности с низкими потерями.Широкий диапазон входного питания от 3,2 В до 65 В позволяет управлять напряжениями шины постоянного тока, например, для автомобильных аккумуляторных систем 12 В, 24 В и 48 В. Поддержка входного напряжения 3,2 В особенно хорошо подходит для жестких требований к холодному кривошипу в автомобильных системах. Устройство выдерживает и защищает нагрузки от отрицательного напряжения питания до -65 В.

LM74500-Q1 не имеет блокировки обратного тока и подходит для защиты от обратной полярности входных нагрузок, которые потенциально могут передавать энергию обратно входному источнику, например, нагрузки двигателя модуля управления кузовным оборудованием.Контроллер LM74500-Q1 обеспечивает привод затвора накачки заряда для внешнего N-канального полевого МОП-транзистора. Высокое номинальное напряжение упрощает проектирование систем для защиты автомобилей по стандарту ISO7637. Если на разрешающем выводе низкий уровень, контроллер выключен и потребляет ток около 1 мкА, обеспечивая низкий ток системы при переходе в спящий режим.

Характеристики

• Соответствует требованиям AEC-Q100:
  • Диапазон температуры окружающей среды Класс 1: от -40 ° C до + 125 ° C
  • Устройство HBM, классификация ESD, уровень 2
  • Устройство CDM Уровень классификации ESD C4B
• Диапазон ввода: 3.От 2 В до 65 В (запуск 3,9 В)
• Входное обратное напряжение: -65 В
• Нагнетательный насос для внешнего N-канального полевого МОП-транзистора

• Включить функцию вывода
• Ток отключения: 1 мкА (EN = низкий)
• Типичный рабочий ток покоя: 80 мкА (EN = высокий)
• Удовлетворяет автомобильным требованиям ISO7637 для импульсных переходных процессов 1 с дополнительным TVS-диодом
• Корпус: 8-контактный SOT-23 (2,90 мм x 1,60 мм)

Приложения

• Кузовная электроника и освещение
• Автомобильные информационно-развлекательные системы: цифровые кластеры и головные устройства

• Автомобильные концентраторы USB
• Промышленная автоматизация производства: ПЛК

Challenger

Стартовый набор Digitrax Challenger был первым выпущенным нами стартовым комплектом.В комплекте был дроссель CT4 и DB100a. Эти ранние наборы также включали мобильный декодер на ваш выбор. Challenger поставлялся с одним из следующих мобильных декодеров: DH83, DN140, DH84, Dh240, DN83, DN93, DH82 или DH84P.

CT4, входящий в комплект Challenger, является единственным когда-либо выпущенным Digitrax дросселем, который не работает в LocoNet. Это было аналоговое устройство ввода для командного пункта.

Что такое защита от обратного напряжения?

Что такое защита от обратного напряжения

Цепи защиты от обратного напряжения предотвращают повреждение источников питания и электронных схем в случае подачи обратного напряжения на входные или выходные клеммы.Защита от обратного напряжения реализована на входе источника питания или на плате заказных резервных источников питания с несколькими выходами. Это важно в большинстве электронных приложений, таких как ноутбуки, компьютеры, схемы CMOS и т. Д.

Защита гарантирует, что компоненты не будут повреждены при случайной замене разъемов источника питания. Существуют различные методы, различающиеся по работе, эффективности и сложности. В то время как некоторые, такие как диод или автоматический выключатель, обеспечивают только защиту от обратного напряжения, другие, такие как защитные ИС, обеспечивают защиту от обратного напряжения, перегрузки по току и перенапряжения.

Чтобы заблокировать отрицательное напряжение, разработчики обычно размещают силовой диод или P-канальный MOSFET последовательно с источником питания. Одним из недостатков последовательного диода является то, что он занимает место на плате и имеет большое рассеивание мощности при высоких токах нагрузки.

С другой стороны, полевой МОП-транзистор рассеивает меньше энергии, даже если он требует дополнительной схемы управления, что увеличивает стоимость. Оба решения влияют на работу с низким энергопотреблением, особенно на последовательный диод. Кроме того, решения могут не подходить при очень высоких токах нагрузки.

Защита от обратного напряжения с помощью диода

Диод включен последовательно с нагрузкой и позволяет мощности достигать нагрузки только при прямом смещении. Если напряжение меняется на противоположное, оно блокирует напряжение, и обратная мощность не достигает нагрузки. Использование диода — самый простой метод и его преимущество в низкой стоимости.

Недостатки использования диода: прямое падение напряжения, которое может быть значительным при низком напряжении, большое рассеивание мощности при высоких токах нагрузки и низкий КПД.Иногда используется диод Шоттки из-за его быстрого отклика и низкого падения напряжения прямого смещения.

Использование MOSFET для защиты от обратного напряжения

Для лучшей защиты используются полевые МОП-транзисторы, преимущество которых заключается в очень низком сопротивлении. Этот метод предполагает использование полевого МОП-транзистора P-типа на стороне питания на пути питания или полевого МОП-транзистора нижнего уровня на пути заземления.

В каждой из схем полевого МОП-транзистора основной диод транзистора смещен в прямом направлении во время нормальной работы.Когда питание подключено правильно, напряжение затвора полевого транзистора принимается низким для PMOS и высоким, если это NMOS, так что канал закорачивает диод.

Когда напряжение питания меняется на противоположное, напряжение затвора PMOSFET высокое, и это препятствует его включению, а значит, не позволяет обратному напряжению достигать нагрузки. Для NMOSFET напряжение затвора низкое.

Использование автоматических выключателей для защиты от обратного напряжения

Выключатели используются в приложениях с высокой мощностью от 500 Вт до нескольких киловатт.При таких высоких токах использование диодов или даже диодов Шоттки нецелесообразно из-за большого рассеяния мощности и неэффективности. Электронные автоматические выключатели используются вместе с силовым шунтирующим диодом.

Когда полярность нормальная и автоматический выключатель включен, ток течет от клеммы заземления к клемме –48. При изменении полярности диод отключения питания будет проводить и создавать короткое замыкание, которое отключает автоматический выключатель.

Схема дорогая, громоздкая и требует ручной переустановки автоматического выключателя, поэтому не подходит для удаленной установки.Кроме того, точность автоматического выключателя может быть недостаточной в приложениях, требующих точного ограничения тока.

Использование контроллера ORing

В этом методе ИС регулятора напряжения используется вместе с силовым полевым МОП-транзистором, чтобы обеспечить простую и эффективную защиту от обратной полярности. Контроллер работает автоматически, и до тех пор, пока полярность правильная, микросхема смещена должным образом, так что она включает полевой транзистор.Когда полярность изменена, IC не имеет правильного смещения и не будет работать для включения полевого транзистора с обратным смещением. Полевой транзистор остается выключенным и предотвращает поступление обратной мощности на нагрузку.

Цепи защиты от перенапряжения и обратного напряжения

ИС защиты, такие как LTC 4365, предназначены для защиты чувствительных цепей от обратной полярности, перегрузки по току и перенапряжения.ИС блокирует нежелательный ток или напряжение и пропускает только безопасное напряжение.

границ | Эффект изменения полярности мемристора с точки зрения схемы и понимания мемристорного предохранителя

1 Введение

Мемристор был предсказан в 1971 году (Чуа) путем наблюдения за симметричной природой трех известных основных элементов схемы, резистора R , конденсатор C и индуктор L , по отношению к четырем переменным цепи, а именно, электрическому напряжению v , электрическому току i , электрическому заряду q и магнитному потоку ϕ , см. рисунок 1 .Как указано в работе Chua (1971), для полноты картины должен быть четвертый пассивный элемент схемы, описывающий взаимосвязь между магнитным потоком ϕ и электрическим зарядом q , поэтому он назван мемристором . Более широкий класс этого устройства, известного как мемристивная система, был дан Чуа и Кангом (1976). Мемристор ( M ) — это сокращенная форма резистора памяти, это название связано с тем, что устройство запоминает свою предыдущую историю (сопротивление), отсюда и эффект памяти, и аналог резистора с памятью.(ϕ) (Chua (2015)), которые предпочтительно описываются как мемристанс и мемдуктивность, с единицей измерения Ом (Ом) и Сименс ( S ), соответственно.

РИСУНОК 1 . Симметричный аргумент четырех основных пассивных элементов схемы относительно четырех переменных схемы.

Более трех десятилетий мемристор оставался загадкой, пока в 2008 году (Струков и др. (2008)) группа исследователей из лаборатории HP не объявила об успешной реализации первого твердотельного мемристора в виде устройства (Stanley Williams (2013)).Это недавнее открытие лаборатории HP привлекло многих ученых, инженеров и исследователей к изучению возможных применений мемристора в дискретных и поперечных конфигурациях массива Mazumder et al. (2012) и другие возможные технологии устройств.

С момента изобретения Струкова и соавт. (2008) появилось много мемристорных технологий, которые в основном придерживаются принципа биполярного переключения сопротивления между двумя крайними значениями, а именно Ron и Roff, которые, соответственно, соответствуют самому низкому и самому высокому состоянию сопротивления устройства.Обратите внимание, что другой широко используемой мемристорной технологией является устройство с самонаправленным каналом (Campbell (2017)), проводимость которого основана на образовании и растворении ионных мостиков, которые приводят к состояниям с низким и высоким сопротивлением соответственно, но в основном мы будем ссылаться на TiO ₂ мемристор в оставшейся части статьи. На рис. 2 показано формирование мемристора из оксида титана с TiO ₂ , легированным некоторыми положительными кислородными вакансиями. Следовательно, мемристор TiO ₂ является примером устройств MIM, т.е.например, металл – изолятор – металл, в котором тонкий бислой пленки TiO ₂ зажат между платиновыми электродами (обозначенными как Pt1 и Pt2). Небольшие положительные пятна в допированной области относятся к положительным зарядам из-за кислородных вакансий (Stanley Williams (2013); Paris and Taioli (2016)).

РИСУНОК 2 . Структура мемристора TiO ₂ . Легированная область TiO _2-e и нелегированная область TiO ₂ являются, соответственно, более высокой и более низкой проводящими областями с сопротивлением Ron (w / D) и Roff (D-w / D). (A) Схема мемристора , символ (B) и внутренний поведенческий ответ (C) .

Математическое описание мемристора из оксида титана, когда положительное напряжение V (t) приложено к двухпортовому устройству, показанному на рисунке 2A, соответствует току i (t), протекающему в мемристоре, в то время как напряжение распределяется между две части: напряжение V (t) Ronw / Ronw + Roff (D-w) в легированной области (левая часть рисунка 2A) и дополнительная часть V (t) Roff (D-w) / Ronw + Roff ( D-w) присутствует в нелегированной области (правая часть рисунка 2A).Рассмотрим кислородные вакансии в допированной области. Эти носители заряда с массой m и зарядом q ускоряются электрическим полем E = V (t) Ron / Ronw + Roff (D-w) и разрушаются при столкновении друг с другом. В конце концов они достигают предельной скорости Vl = q.E / mΓ, где Γ — среднее время между двумя последовательными столкновениями, что приводит к их средней скорости <кислородная вакансия> = μvE, где μv — подвижность кислородных вакансий. Они расширяют легированную область вправо (w ↑), граница которой увеличивается с положительным током i (t), так что dw / dt = μvE = μvRon / Di (t).Наконец, в нормированной форме x = w / D поведение мемристора определяется выражением

, где M (x) — мемристанс, а δR = Roff-Ron — разность между Roff и _{рэнд по номеру} . При интегрировании (1c) для x от 0 до 1,

где qd = ∫w = 0w = D i ( t) dt = D2 / uvRon — заряд, необходимый для полного перемещения легированной / нелегированной границы от w = 0 до w = D. Тогда уравнение. 1c можно переписать как

. Оконная функция f (x) часто вводится как множитель в правой части уравнения.3 для моделирования нелинейного дрейфа легирующей примеси, т. Е. Во избежание того, чтобы x принимали значения за пределами интервала [0,1] (Joglekar and Wolf (2009)), чтобы получить

Eq. 1 характеризует биполярный мемристор, в котором переключение сопротивления зависит от полярности напряжения (Strachan et al. (2011), Krzysteczko et al. (2009), Teixeira et al. (2009)). Однако есть и другие мемристоры, демонстрирующие симметрию полярности, такие как униполярные, неполярные и комплементарные мемристоры с резистивным переключением (Yoshida et al.(2008), Хуанг и др. (2010), Ван и др. (2017), Linn et al. (2010)). Здесь переключение сопротивления между Roff и Ron (и наоборот) может быть выполнено при той же полярности напряжения. Таким образом, униполярные мемристоры являются важными элементами в массивах памяти и реализации логических схем (Yin et al. (2020)).

Сообщается о многих приложениях на основе мемристоров (Prodromakis and Toumazou (2010), Marani et al. (2015), включая реализацию хаотических схем и программируемых вентильных матриц (Muthuswamy (2010), Xu et al.(2016)), память высокой плотности и хранение данных (Duan et al. (2012), Hamdioui et al. (2015)), клеточные нейронные сети (Thomas (2013), Duan et al. (2014)), нейроморфная память для одна система (Чу и др. (2014), Якопчич и др. (2018)) и логические схемы (Боргетти и др. (2010), Шин и др. (2010)). Сообщается, что мемристор является многообещающим элементом в качестве синапса из-за его гибкости в модуляции проводимости и очень эффективной связи с высокой плотностью соединения. Jo et al. (2010), Адхикари и др. (2012), Ким и др.(2011). Существует множество реализованных электронных мемристорных синапсов для различных нейморфных вычислительных архитектур (Lecerf et al. (2014), Li et al. (2014), Saïghi et al. (2015), Prezioso et al. (2016), Wang et al. . (2016), Бойн и др. (2017), Донгейл и др. (2018)).

Интересные особенности мемристоров, такие как гибкость соединения, наноразмерность, возможности памяти и модуляция проводимости, являются важными свойствами, подтверждающими надежность мемристора в нейроморфных сетях, особенно в качестве синаптической функции.Мемристор изучается в режиме связи между двумя нейронными клетками, где явления синхронизации исследуются численно и теоретически (Ascoli et al. (2015), Zhang and Liao (2017), Xu et al. (2018), Bao et al. ( 2020)). Однонаправленная связь и двунаправленная или взаимная связь являются обычно используемыми режимами связи для нелинейных хаотических систем (Volos et al. (2015)). Синхронизация и хаос между двумя нейронными клетками также исследуются с помощью однонаправленной и двунаправленной связи (Zhang and Liao (2017)).

Основное применение нашей работы — использование мемристора в качестве синаптического звена между нейронами в электронных моделях, как, например, в гибридных технологиях с нейронным электронным протезом между реальными нейронами. Изначально сеть состоит из линейного конденсатора и нелинейного сопротивления в каждой ячейке и последовательно включенного линейного резистора (Comte et al. (2001)), см. Рисунок 3A. Эквивалентная сеть на основе мемристора показана на рисунке 3В, где последовательное сопротивление заменено мемристором.Поскольку элемент схемы памяти по своей сути асимметричен (Ди Вентра и др. (2009)), мемристорная планка TiO ₂ используется для визуализации характера тока, протекающего через устройство, с учетом полярностей приложенного напряжения. Об использовании мемристора для техники обработки изображений также сообщили Prodromakis и Toumazou (2010), где для обнаружения краев используется мемристивная сетка. На первом этапе реализации сотовых нелинейных сетей на основе 2D-мемристоров для целей обработки сигналов и изображений или для моделирования нейронной сети с мемристорами в качестве синапсов мы скорее сосредоточимся здесь на взаимодействии мемристоров между пиксельными ячейками, рассматривая систему двух ячеек для количественной и качественной оценки поведения мемристора.

РИСУНОК 3 . 2D сотовые нелинейные сети (CNN). C — линейный конденсатор, а RNL — нелинейное сопротивление. (A) Соединение с использованием линейного сопротивления R и (B) соединение с использованием мемристора M .

Задача подчеркивания сопровождается наблюдением защемленной петли гистерезиса (PHL), переходом мемристанса, эволюцией напряжения ячеек и объяснением отсутствия билатеральности мемристора. Мы выводим аналитически нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка, характеризующее двустороннее взаимодействие мемристора между двумя ячейками.Система исследуется на фазовой плоскости, что позволяет визуализировать асимметрию мемристора. Изменение мемристанса биполярного мемристора в зависимости от направления протекающего тока влияет на его надежность в некоторых потенциальных приложениях, где важна чувствительность по направлению, например, мемристивная сетка для нейроморфных приложений и обработки изображений, отсюда и необходимость в так называемом мемристорный предохранитель (Jiang and Shi (2009)). Формирование достигается подключением двух одинаковых мемристоров антисериально.Мы описываем мемристорный предохранитель и получаем некоторые результаты в соответствии с нашим приложением.

2 Описание обратной полярности

На рисунках 4A, B показаны два идентичных мемристора M1 и M2, подключенных параллельно к источнику напряжения В с клеммами для прямой поляризации для M1, но с обратной полярностью в случае M2, оба мемристора имеют такое же начальное состояние. Схема показана таким образом, чтобы проиллюстрировать тенденцию движения мобильных носителей заряда под влиянием внешнего смещения.Токи через M1 и M2 измеряются как I1 и I2 соответственно, и V (t) = I1 (t) M1 = I2 (t) M2. Хотя мемристоры идентичны, мы обнаружили, что | I1 | ≠ | I2 |; следовательно, проводимость различается при изменении полярности, даже при том же начальном состоянии и возбуждении напряжением. Следовательно, устройство предлагает путь с низким сопротивлением с ориентацией M1 и путь с высоким сопротивлением для пути M2.

РИСУНОК 4 . Концентрация примесей в зависимости от подвижности носителей заряда в зависимости от полярности входного сигнала. (A) Приложение положительного смещения вызывает расширение легированной области в объеме устройства; (B) Применение отрицательного смещения вызывает сокращение допированной области (Joglekar and Wolf (2009)). Соответственно, общий процесс влияет на ширину проводящих каналов устройства wp и wn, и он дает тенденцию того, как w приближается к 0 или D , (C) токам I1 и I2 через M1 и M2, соответственно, и соответствующие кривые I — В для синусоидального входного напряжения с амплитудой 1 В.Изменение полярности мемристора также влияет на абсолютное значение протекающего тока. Ток I2 (t) падает во втором и четвертом квадрантах из-за обратной полярности входного напряжения V (t).

Схема показана на рисунке 2A, где изначально ширина TiO ₂ в целом составляет D , а ширина легированной (TiO _2-e ) области составляет w , а нелегированной — ( D − w). На рис. 4A показано, что положительные заряды в легированной области отталкиваются положительным выводом источника питания, тем самым увеличивая ширину легированной области так, что w → D, как показано изменением ширины wp.Если клеммы приложенного напряжения перевернуты (рис. 4B), отрицательная клемма от источника питания притягивает положительные заряды в легированной области, тем самым вызывая сжатие легированной области, так что w → 0 с тенденцией ширины, показанной как wn . На рисунке 4C показано сравнение тока, протекающего через M1 и M2, по отношению к приложенному источнику напряжения. Результат получен с использованием источника входного синусоидального напряжения и оконной функции Joglekar and Wolf (2009). Ток I1 (t) и I2 (t) имеют разные абсолютные значения.График вольт-амперной характеристики I2 (t) попадает во второй и четвертый квадранты из-за перевернутых контактов V (t).

Отсюда следует, что проводимость мемристора можно сравнить с проводимостью диода с точки зрения полярности выводов. Однако, в отличие от диода, мемристор проводит электричество в обоих направлениях, но проводимость увеличивается, если его клемма с более высокой полярностью подключается к положительной клемме подаваемого источника напряжения, и уменьшается, если ее клемма с более низкой полярностью подключается к положительной клемме применяемого входа. источник напряжения.

В устройстве нанометрового масштаба даже небольшое напряжение может генерировать большое электрическое поле, необходимое для протекания тока через устройство. Чем меньше устройство, тем сильнее создается электрическое поле и, следовательно, через устройство протекает больше тока (Струков и др. (2008)). В процессе гальванопластики образуются кислородные вакансии, которые вызывают токопроводящий канал (TiO _2-e ), шунтирующий большую часть изоляционной пленки TiO ₂ (Ян и др. (2008), Пикетт и др. (2009)) .В зависимости от природы биполярного входного источника на проводящий канал влияет изменение ширины туннельного барьера (D-w). Следовательно, проводимость устройства может быть описана моделью туннельного барьера Симмонса (Simmons (1963a), Simmons (1963b), Simmons (1971)), посвященной проводимости материала в данной среде. В зависимости от величины входного источника граница перемещается вперед и назад пропорционально концентрации легирующей примеси, тем самым устанавливая сопротивление мемристора.Обратите внимание, что на рисунке 2, в действительности, граница никогда не может выходить за пределы интервала [0, D], потому что всегда присутствует легированный и нелегированный материал; другими словами, легированная область может только расширяться или сжиматься, но никогда не перестает существовать.

3 Асимметрия мемристора с точки зрения схемы

Чтобы наглядно представить эффект асимметрии мемристора, мы рассмотрим две идентичные RC-ячейки, показанные на рисунке 5, который представляет собой упрощенную схему системы в работе Isah et al. (2020b).Клетки обозначены как ячейка-1 и ячейка-2, имеющая потенциалы V1 и V2, соответственно, связанные вместе мемристором M с его ориентацией, как показано. Выполняются два теста, позволяющие наблюдать взаимодействие мемристора в двух направлениях:

1. Cond-1: V1> V2,

2. Cond-2: V1

РИСУНОК 5 . Асимметрия мемристора с точки зрения схемы: две заряженные RC-ячейки, соединенные мемристором. Схема активируется переключателями S1 и S2.Ячейки имеют разные потенциалы, так что ток i (t) будет течь через мемристор. Тест выполняется для V1> V2 и затем для V1

В первом случае направление I (t) показано на рисунке 5; между тем, в последнем направление обратное. Напряжение на мемристоре равно [V1 (t) −V2 (t)] для Cond-1 и [V2 (t) −V1 (t)] для Cond-2.Принимая во внимание историю мемристора, имеем

где q0 — количество уже заряженного протекала через устройство после последнего использования и, таким образом, становится начальным зарядом в момент времени t = 0. Поэтому рассмотрим тот же мемристор M с той же предыдущей историей, характеризующийся начальным зарядом q0. В Cond-1 он размещается одним способом, как показано на рисунке 5, а в Cond-2 — противоположным образом.

Рисунок 5 смоделирован в SPICE с использованием мемристорной модели Biolek et al.(2009), которые легко могут быть реализованы экспериментально. Настройка активируется одновременным включением переключателей S1 и S2. Для каждого Cond-1 и Cond-2 мы считали начальный заряд q0 = 38 мкКл; Между тем, нижний и верхний пределы сопротивления мемристора составляют 100 Ом и 16 кОм соответственно (Струков и др. (2008)). Учитывая начальные условия ячеек, то есть для Cond-1, V10 = 1V, V20 = 0V и для Cond-2, V10 = 0V, V20 = 1V, результат показан на рисунке 6. Однако это Важно отметить, что начальные напряжения могут иметь любые числовые значения.На рис. 6А показан переход мемристанса для Cond-1 и Cond-2, проиллюстрированный, соответственно, сплошной и штриховой кривыми. На рисунке 6B показаны соответствующие временные изменения V1 (t) и V2 (t). Результаты показывают, что Cond-1 и Cond-2 приводят к совершенно разным сценариям.

РИСУНОК 6 . Взаимодействие ячеек согласно Cond-1 (сплошные кривые) и Cond-2 (штриховые кривые) для q0 = 38 мкКл, Ron = 100 Ом и Roff = 16 кОм при V10 = 1 В, V20 = 0 В для Cond-1 и V10 = 0V, V20 = 1V для Cond-2. (A) Мемристансный переход; (B) временная эволюция V1 (t) и V2 (t).

В Cond-1 мемристанс уменьшается в соответствии с расширением легированной области; между тем, для Cond-2 мемристанс увеличивается в соответствии с сжатием легированной области. И в Cond-1, и в Cond-2 мемристансный переход в конечном итоге сглаживается по мере стабилизации клеток, то есть в момент, когда V1 (t) = V2 (t). Переход мемристанса зависит от начального состояния клеток. Например, на рисунке 7 показан случай, когда начальные условия ячеек меняются с двумя разными начальными зарядами, как q01 = 46 мкКл и q02 = 31 мкКл.На рис. 7A и 7B, соответственно, показан мемристансный переход и соответствующая эволюция напряжения ячеек. Кроме того, рисунки 6B и 7B показывают, что ориентация мемристора в соответствии с Cond-1 или Cond-2 влияет на время, необходимое для стабилизации системы. Пусть Vm (t) представляет собой напряжение на мемристоре; следовательно, Vm (t) = V1 (t) −V2 (t) для Cond-1 и Vm (t) = V2 (t) −V1 (t) Cond-2. Никакой ток не течет через мемристор, когда V1 (t) = V2 (t), потому что напряжение на мемристоре также равно нулю, даже если V1 (t) = V2 (t) ≠ 0, см. Рисунок 8.Комбинированная эволюция V1 (t) и V2 (t) в конечном итоге стабилизируется до нуля из-за резистивной природы ячеек.

РИСУНОК 7 . Эволюция системы с использованием двух различных начальных зарядов q01 = 46 мкКл и q02 = 31 мкКл с V10 = 1 В, V20 = 0 В для Cond-1 (сплошные кривые) и V10 = 0 В, V20 = 1 В для Cond-2 (штриховые кривые). (A) Мемристансный переход, демонстрирующий эффект вариации начального заряда; (B) соответствующая эволюция V1 (t) и V2 (t).

РИСУНОК 8 .( A ) Ток через мемристор. ( B ) Изменение V1 (t) и V2 (t) для ячеек один и два, соответственно, и напряжения на мемристоре Vm (t) = V1 (t) −V2 (t). Через мемристор не протекает ток, когда V1 (t) = V2 (t), и напряжение на мемристоре также равно нулю. V1 (t) и V2 (t) в конечном итоге затухают до нуля из-за резистивной природы ячеек.

Кроме того, из рисунка 5 можно вывести следующие уравнения:

где M (q) определено в работе Isah et al.(2020a) следующим образом:

с M (q) = Roff, если q (t) ≤0 и M (q ) = Ron, если q (t) ≥qd. Динамику мемристора между двумя ячейками можно выразить аналитически. Уравнения. 6–8 упрощены и дают

где τc = RC — постоянная времени ячейки. Подставляя уравнение. 9 в 11 и взяв производную по времени в левой части, получим

Ур. 12 может быть выражено в нормализованной форме как

где τ = t / τc — нормированное время, X = q / qd — нормированный заряд. (Joglekar and Wolf (2009), Biolek et al. (2012)), Y = dX / dτ — первая производная от X по τ, Y˙ = dY / dτ = dX2 / dτ2 — вторая производная от X относительно τ, и ℳ = M / δR является нормализованной формой (10), таким образом, переписывается следующим образом:

с ℛ = RoffδR. Подставляя (14) в (13) и ставя γ1 = RδR + R2 и γ2 = ℛ2, уравнение.13 лучше изучен, если заменить его на систему уравнений

, позволяющую изучать систему в фазовой плоскости (X, Y), что облегчает наблюдение клеточного взаимодействия по отношению к мемристивному эффекту при различных начальных условиях. Кроме того, уравнение. 13 требует непрерывной первой производной по отношению к X при X = 0 и X = 1, и это достигается идеально с помощью уравнения. 14. История мемристора отмечает его начальное значение в омах, определяемое последним количеством электрического заряда, прошедшего через него.Однако, как сообщается в работе Isah et al. (2020b) и Chua (2015), что начальный мемристанс неизвестен. Важно отметить, что состояние X0 не фиксировано (другими словами, неизвестно) и сильно зависит от истории устройства. Кроме того, из уравнения. 15, получаем

, где H — консервативное выражение для системы уравнений Eq. 15, только в зависимости от начальных условий X0, V10, V20 и Y0.Следовательно, X0 = q0qd, являясь просто нормализованной формой q0, и мы получили Y0 из уравнения. 9 следующим образом:

Напомним, что Y = dXdτ; тогда уравнение. 16 может быть выражено как

и аналитическая связь между нормализованным временем τ и нормализованным зарядом X становится

Здесь X1 и X2 — действительные корни в знаменателях уравнения. 18; при этом коэффициенты α˜1, α˜2, α˜3, α˜4, β˜1, β˜2 и τ1 равны

Кроме того, точка равновесия системы уравнений Eq. 15 выполняется, когда dYdτ = 0, то есть Y = 0; другими словами, V1 (t) = V2 (t); тогда из (15) X3−32X2 + γ1 = 0, имеющий хотя бы один действительный корень, соответствующий значению X (τ) в точке равновесия Y = 0.Точка особенности системы — это место, где производная dYdτ не существует, то есть dYdτ = ∞; следовательно, из (15) получаем X3−32X2 + γ2 = 0, имеющий хотя бы один действительный корень, соответствующий особой прямой, для любого заданного γ2. В зависимости от начальных условий, Y развивается положительно согласно Cond-1 и отрицательно согласно Cond-2. Напомним, что значение X0 неизвестно; однако мы рассмотрели все возможные случаи, как показано на рисунке 9. Каждая траектория начинается с соответствующего значения Y0.Поэтому в зависимости от X0 мы наблюдали разные закономерности эволюции фазовых портретов.

РИСУНОК 9 . Фазовые портреты, показывающие эволюцию заряда слева направо для Y0> 0 и справа налево для Y0 <0 при различных начальных условиях. Отсутствие симметрии заметно в объеме устройства.

На фазовых портретах показаны семейства кривых для различных начальных условий. Результаты получены для Ron = 100 Ом и Roff = 16 кОм. Обратите внимание, что мемристанс не изменяется для X≤0 и X≥1 и, соответственно, определяется Роффом и Роном, как показано параллельной эволюцией кривых за пределами интервала [0,1].Поэтому рассматриваются разные возможности, учитывающие случай, когда X0 = 0 или единица и более. Отсутствие симметрии очень заметно, поскольку кривые эволюционируют слева направо для Y> 0 и затем справа налево для Y <0 согласно Cond-1 и Cond-2, соответственно. Кроме того, временная эволюция ячеек 1 и 2, соответственно, может быть получена из формул. 6–9 следующим образом:

где

4 Мемристорный предохранитель

Отсутствие билатеральности, проявляющееся в биполярном мемристорном устройстве, является проблемой с точки зрения его использования для определенных приложений, таких как канал связи в двунаправленных приложениях (Comte et al. (2001)). Как показано на рисунках 6 и 7, использование мемристора для связи двух возможных источников информации, взаимодействующих между собой в двух направлениях, не рекомендуется из-за зависимости его сопротивления от величины и направления протекающего тока. Для его преобразования предложен мемристорный предохранитель, который затем продемонстрирован в работе Jiang and Shi (2009), Gelencser et al.(2012) и Serb et al. (2016). Он в основном формируется путем соединения двух мемристоров антисериально, чтобы избежать отсутствия билатеральности (Yildirim et al. (2018)). Сообщается, что мемристорный предохранитель полезен в мемристорной сети для подключения соседей CNN и обработки изображений (Першин и Ди Вентра (2011), Геленсер и др. (2012), Янг и Ким (2016), Йилдирим и др. (2018) ), Сармиенто-Рейес и Родригес-Веласкес (2018), Лим и др. (2019)). В целом (Fouda et al. (2013)) на рисунке 10 показаны четыре возможных способа формирования последовательного соединения двух мемристоров с учетом их полярности.

РИСУНОК 10 . Четыре возможных последовательных соединения двух мемристоров по отношению к источнику входного сигнала. Мемристивный эффект сохраняется для случаев 1 и 2, тогда как он сбалансирован для случаев 3 и 4 (Joglekar and Wolf (2009)). Хотя случаи 3 и 4 идентичны и оба образуют мемристорный предохранитель, только случай 3 обычно рассматривается как формирование мемристорного предохранителя (Gelencser et al. (2012)).

Как показано на рисунке 10, случаи 1 и 2 относятся к последовательному соединению двух мемристоров, и мемристивный эффект сохраняется для этих ветвей.Между тем, корпуса 3 и 4 идентичны по конструкции и относятся к антисерийному соединению двух мемристоров, образуя мемристорный предохранитель. Мемристивный эффект для ветвей в случаях 3 и 4 может быть подавлен (Joglekar and Wolf (2009)). Однако вариант 3 — это общепринятое формирование мемристорного предохранителя (Gelencser et al. (2012)). Обратите внимание, что случаи 1 и 2 напоминают рисунки 4A, B, соответственно, за исключением того, что задействованы два мемристора.

Важно отметить, что сопротивление плавкого предохранителя мемристора является суммой сопротивлений каждого отдельного мемристора, поскольку эквивалентный мемристанс складывается в последовательно подключенном мемристоре.Кроме того, это может быть недостатком для желаемой величины тока, а также влияет на динамические характеристики мемристора до такой степени, что график вольт-амперной характеристики является просто линейным; следовательно, формация напоминает обычный резистор. Следовательно, пределы сопротивления мемристорного предохранителя должны быть такими же, как и у мемристора, если он действует отдельно.

Сжатая петля гистерезиса — один из самых ярких отпечатков мемристора (Adhikari et al. (2013), Chua (2014)) и отражение его эффекта памяти.Как указано в работах Чуа (1971) и Чуа (2015), без памяти мемристор ничем не отличается от резистора. Проверочное испытание выполняется для сравнения предохранителя мемристора с автономным мемристором, как показано на рисунке 11. Mp и Mn устанавливаются с обратной полярностью параллельно с плавким предохранителем мемристора Mf, все они подключены к одному источнику напряжения V (t). Обратите внимание, что ориентация Mp и Mn, соответственно, аналогична ориентации M1 и M2, показанной на рисунках 4A, B. Следовательно, для тех же пределов сопротивления мемристанс плавкого предохранителя мемристора выше, чем мемристанс автономного мемристора, как можно наблюдать из соответствующих наклонов на Рисунке 11.

РИСУНОК 11 . Сравнение характеристик схемы мемристорного предохранителя с автономными мемристорами. (A) Принципиальная схема с источником синусоидального входного напряжения. Mp — мемристор с предпочтением положительной полярности, Mn — с предпочтением отрицательной полярности, и Mf — предохранитель мемристора; (B) ВАХ для Mp (красный), Mn (оранжевый) и Mf (черный).

На рис. 12 показана схема мемристорного предохранителя, образованного встречным соединением двух мемристоров M1 и M2 с мгновенной шириной легирующей примеси, обозначенной w1 и w2 соответственно.При положительном смещении w1 расширяется, а w2 сжимается, а при отрицательном смещении w1 сжимается, а w2 расширяется. Поскольку w1 стремится к D , w2 стремится к 0, и обратное дает противоположное. Более того, w1 и w2 могут быть представлены в нормализованной форме как x1 и x2, где x1 = w1D и x2 = w2D. Тогда скорости дрейфа соответствующей присадки выражаются как

РИСУНОК 12 . Схема мемристорного предохранителя, образованного двумя мемристорами TiO ₂ M1 и M2.Положительное пятно означает положительные кислородные вакансии, которые служат высшей проводящей частью каждого мемристора. w1 и w2 представляют собой мгновенную ширину легированной области, в то время как черные и красные стрелки описывают тенденцию расширения и сжатия легированной области, соответственно. Следовательно, для любого входного напряжения, скажем V (t), увеличение ширины w1 соответствует уменьшению w2 и наоборот.

Такой же ток протекает при последовательном соединении двух мемристоров; следовательно, i (t) одинаково для M1 и M2.Здесь мы рассматриваем выражение мемристанса, заданного формулой. 1b, а не тот, который дан в формуле. 10, потому что это проще и уже исследовано в работе Fouda et al. (2013). Из уравнений. 1b, 23, скорости изменения мгновенного мемристанса M1 и M2, соответственно, получаются равными

, где ϱ1 = −δRqd1 и ϱ2 = δRqd2. Хотя ток i (t), протекающий через них, одинаков, тем не менее, скорость изменения мемристанса для одного отличается от другого. Следовательно, из 24a и 24b скорость изменения M1 по отношению к M2 определяется выражением

где ϱ = −qd2qd1 называется фактором рассогласования (Fouda et al.(2013)), описывая увеличение M1 по сравнению с уменьшением M2, и наоборот. Обратите внимание, что qd1 ≠ qd2, каждый из которых может зависеть от размера ( D ), подвижности носителей заряда и значения наименьшего сопротивления (Ron) для M1 и M2 соответственно. Таким образом, фактор рассогласования определяется подвижностями и скоростями носителей заряда в обоих мемристорах. Учитывая начальный мемристанс M1 и M2 как M10 и M20, соответственно, интегрируя уравнение. 25 дает

, где δM0 = M10 − ϱM20.Чистый мемристанс складывается при последовательном соединении мемристоров. Мгновенный мемристанс мемристорного предохранителя Mf (t) определяется выражением Mf (t) = M1 (t) + M2 (t); таким образом,

Мгновенный мемристанс мемристорного предохранителя зависит тогда от коэффициента рассогласования ( ϱ ).

На рисунке 13 показано сравнение отклика схемы для мемристора и предохранителя мемристора с использованием схемы, показанной на рисунке 5. Тогда для Cond-1 V10 = 1V и V20 = 0V, а для Cond-2 V10 = 0V и V20 = 1 В при q0 = 45.58 мкКл, C = 1 мкФ и R = 100 кОм в каждом случае. Кроме того, M _e1 и M _e2 представляют мемристор согласно Cond-1 и Cond-2 соответственно. Аналогично, M _f1 и M _f2 представляют мемристорный предохранитель согласно Cond-1 и Cond-2 соответственно. В каждом случае система развивается и в конечном итоге стабилизируется, когда V1 (t) = V2 (t).

РИСУНОК 13 . Сравнение эволюции системы с использованием схемы на рисунке 5 с учетом мемристора (M), а затем мемристорного предохранителя (M _f ).Mc1 и Mc2 соответствуют, соответственно, одному мемристору, используемому согласно Cond-1 и Cond-2, тогда как Mf1 и Mf2 соответствуют, соответственно, мемристорному предохранителю, используемому согласно Cond-1 и Cond-2. Результаты показывают реакцию для каждого случая, пока система не стабилизируется: (A) изменение напряжения как V1 (t) и V2 (t), (B) текущие токи через мемристор (I _e1 и I _e2 для Cond-1 и Cond-2, соответственно) и мемристорный предохранитель (I _f1 и I _f2 для Cond-1 и Cond-2, соответственно), и (C) переход мемристанса .При одинаковых начальных условиях результаты показывают, что мемристорный предохранитель одинаково работает в обоих направлениях. Для Mc1, Mc2, Mf1 и Mf2 c1, c2, f1 и f2 — это индексы, обозначающие Cond-1 и Cond-2 соответственно.

На рисунке 13A показано изменение V1 (t) и V2 (t) для M _e1 , M _e2 , M _f1 и M _f2 . Результаты M _e1 и M _e2 показывают разницу сдвига во время переходного состояния, в то время как между кривыми M _f1 и M _f2 такого сдвига нет, показывая, что мемристорный предохранитель ведет себя одинаково в обоих Cond. -1 и Конд-2.На рисунке 13B показаны токи через мемристор как i _e1 и i _e2 согласно Cond-1 и Cond-2, соответственно, а затем через мемристорный предохранитель как i _f1 и i _f2 согласно Cond- 1 и Конд-2 соответственно. Кроме того, результаты показывают, что ток не течет через мемристор, когда V1 (t) = V2 (t), как это аналогично наблюдается в аналитическом результате на Рисунке 9, то есть Y = 0, когда V1 (t) = V2 (t). . На рис. 13С показан ток, протекающий через мемристор и плавкий предохранитель мемристора.Результаты показывают различия в откликах мемристора в соответствии с Cond-1 и Cond-2, но мемристорный предохранитель ведет себя безразлично в обоих условиях.

5 Заключение

Мы представили применение мемристора в нелинейной сети, уделяя особое внимание поведению мемристора в отношении эффекта изменения полярности входного сигнала. Наша цель — реализация двумерных нелинейных сетей на основе мемристоров для различных приложений, таких как обработка сигналов и электронные протезы для синаптической связи между реальными нейронами.Здесь мы исследуем взаимодействие биполярного мемристора между двумя RC-клетками, общающимися друг с другом в двух направлениях. Таким образом, качественно и количественно изучается взаимодействие мемристора внутри сети. Мы показали с точки зрения схемы и аналитического решения, что проводимость мемристора зависит от полярности приложенного входного сигнала, что влияет на подвижность его носителей заряда, причем это свойство обусловлено внутренней природой устройства.Это неизбежная природа биполярного мемристора, независимо от технологии его устройства. Следовательно, мемристивный эффект изменяется в зависимости от режима подключения и величины тока, протекающего через него, показывая, что мемристор не является двусторонним элементом схемы, что подтверждается нашим исследованием.

Для достижения мемристического эффекта с симметрией предлагается мемристорный предохранитель. Представляем подробную аналитическую интерпретацию мемристорного предохранителя. Мы также проверяем подлинность мемристорного предохранителя перед его включением в цепь, и результаты показывают, что мемристорный предохранитель ведет себя как автономный мемристор при высокой входной частоте.Хотя соединение двух мемристоров антисериально для формирования мемристорного предохранителя позволяет усложнить динамику системы двух переменных состояния, а также динамику переключения сопротивления (Serb et al. (2016)), асимметрия клемм устранена, что подтверждается результаты показаны на рис. 13. Симметрия, отображаемая мемристорным предохранителем, предполагает, что это многообещающий элемент, полезный в качестве мемристорной сетки в соседних связях, и он может стать важной концепцией для продолжающегося исследования нашей мемристорной сети.

Заявление о доступности данных

Исходные материалы, представленные в исследовании, включены в статью / дополнительные материалы; дальнейшие запросы можно направлять соответствующим авторам.

Вклад авторов

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Адхикари, С. П., Чанджу Янг, К., Хёнсук Ким, Х. и Чуа, Л. О. (2012). Мемристорный мост Нейронная сеть на основе синапсов и ее обучение. IEEE Trans. Neural Netw. Учиться. Syst. 23, 1426–1435. doi: 10.1109 / tnnls.2012.2204770

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Адхикари, С. П., Сах, М. П., Ким, Х. и Чуа, Л. О. (2013). Три отпечатка мемристора. IEEE Trans. Circuits Syst. 60, 3008–3021.doi: 10.1109 / tcsi.2013.2256171

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ascoli, A., Lanza, V., Corinto, F., and Tetzlaff, R. (2015). Условия синхронизации в простых мемристорных нейронных сетях. J. Franklin Inst. 352, 3196–3220. doi: 10.1016 / j.jfranklin.2015.06.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bao, B., Yang, Q., Zhu, D., Zhang, Y., Xu, Q., and Chen, M. (2020). Первоначально индуцированная сосуществующая и синхронная активная активность в би-нейронной сети Морриса-Лекара, связанной с мемристорами, связанными с синапсами. Нелинейная Дин. 99, 2339–2354. doi: 10.1007 / s11071-019-05395-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Biolek, Z., Biolek, D., and Biolková, V. (2012). Расчет площади замкнутой петли гистерезиса мемристора. IEEE Trans. Circuits Syst. 59, 607–611. doi: 10.1109 / tcsii.2012.2208670

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биолек, З., Биолек, Д., Биолкова, В. (2009). Spice-модель мемристора с нелинейным дрейфом примеси. Радиотехника 18 (2), 210–214.

Google Scholar

Боргетти, Дж., Снайдер, Г. С., Кукес, П. Дж., Янг, Дж. Дж., Стюарт, Д. Р. и Уильямс, Р. С. (2010). «Мемристивные» переключатели позволяют выполнять логические операции с отслеживанием состояния через материальную импликацию. Природа 464, 873–876. DOI: 10.1038 / nature08940

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Boyn, S., Grollier, J., Lecerf, G., Xu, B., Locatelli, N., Fusil, S., et al. (2017). Изучение динамики сегнетоэлектрических доменов в твердотельных синапсах. Нат. Commun. 8, 14736–14737. doi: 10.1038 / ncomms14736

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэмпбелл, К. А. (2017). Мемристор с самонаправленным каналом для работы при высоких температурах. Microelectronics J. 59, 10–14. doi: 10.1016 / j.mejo.2016.11.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chu, M., Kim, B., Park, S., Hwang, H., Jeon, M., Lee, B.H., et al. (2014). Нейроморфная аппаратная система для визуального распознавания образов с мемристорным массивом и Cmos Neuron. IEEE Trans. Ind. Electro. 62, 2410–2419. doi: 10.1109 / tie.2014.2356439

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chua, L. (2015). Все, что вы хотите знать о мемристорах, но боитесь спросить. Радиотехника 24, 319–368. doi: 10.13164 / re.2015.0319

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chua, L. (1971). Мемристор — недостающий элемент схемы. IEEE Trans. Схема Теор. 18, 507–519. doi: 10.1109 / tct.1971.1083337

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chua, L.О., и Сунг Мо Кан, С. М. (1976). Мемристивные устройства и системы. Proc. IEEE 64, 209–223. doi: 10.1109 / proc.1976.10092

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Конт, Дж. К., Марки, П., и Бильбо, Дж. М. (2001). Обнаружение контуров на основе нелинейной дискретной диффузии в сотовой нелинейной сети. Внутр. Дж. Бифуркационный Хаос 11, 179–183. doi: 10.1142 / s0218127401002134

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ди Вентра, М., Першин, Ю.В., Чуа Л. О. (2009). Помещение памяти в элементы схемы: мемристоры, мемконденсаторы и меминдукторы [точка зрения]. Proc. IEEE 97, 1371–1372. doi: 10.1109 / jproc.2009.2022882

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донгале, Т. Д., Десаи, Н. Д., Хот, К. В., Волос, К. К., Бхосале, П. Н. и Камат, Р. К. (2018). Электронный синапс на основе тонкопленочного мемристора Tio2. J. Nanoelectronics Optoelectronics 13, 68–75. DOI: 10.1166 / jno.2018.2297

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуань, С., Ху, X., Донг, З., Ван, Л., и Мазумдер, П. (2015). Сотовая нелинейная / нейронная сеть на основе мемристоров: дизайн, анализ и приложения. IEEE Trans. Neural Netw. Учиться. Syst. 26, 1202–1213. doi: 10.1109 / TNNLS.2014.2334701

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Duan, S., Hu, X., Wang, L., Li, C., and Mazumder, P. (2012). Rram на основе мемристоров с приложениями. Sci.China Inf. Sci. 55, 1446–1460. doi: 10.1007 / s11432-012-4572-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фуда, М. Э., Хатиб, М. А., Мосад, А. Г., и Радван, А. Г. (2013). Обобщенный анализ симметричных и асимметричных мемристивных двухвентильных релаксационных осцилляторов. IEEE Trans. Circuits Syst. 60, 2701–2708. doi: 10.1109 / tcsi.2013.2249172

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gelencser, A., Prodromakis, T., Toumazou, C., and Roska, T. (2012).Биомиметическая модель внешнего плексиформного слоя, включающая мемристивные устройства. Phys. Ред. E 85, 041918. doi: 10.1103 / Physreve.85.041918

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hamdioui, S., Xie, L., Du Nguyen, H.A., Taouil, M., Bertels, K., Corporaal, H., et al. (2015). Архитектура вычислений в памяти на основе мемристоров для приложений, обрабатывающих большие объемы данных, Конференция и выставка «Проектирование, автоматизация и тестирование в Европе», 2015 г. (DATE); Март 2015 г .; Гренобль, Франция.IEEE, 1718–1725.

Google Scholar

Huang, H.-H., Shih, W.-C., and Lai, C.-H. (2010). Неполярное резистивное переключение в энергонезависимом запоминающем устройстве Pt / mgo / pt. Прил. Phys. Lett. 96, 193505. doi: 10.1063 / 1.3429024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Isah, A., Nguetcho, A. S. T., Binczak, S., and Bilbault, J. M. (2020a). Мемристорная динамика, участвующая в коммуникации клеток для двумерной нелинейной сети. IET Сигнал. Процесс. 14, 427–434.doi: 10.1049 / iet-spr.2020.0136

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Isah, A., Nguetcho, A. T., Binczak, S., and Bilbault, J. (2020b). Динамика мемристора с управляемым зарядом в связи ведущий – ведомый. Электро. Lett. 56, 168. doi: 10.1049 / el.2019.3322

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзян Ф. и Ши Б. Э. (2009). Memristive Grid превосходит резистивную сетку для сглаживания с сохранением границ, Европейская конференция по теории и проектированию цепей (IEEE) 2009 г .; Авг.2009; Анталия, турция. DOI: 10.1109 / ECCTD.2009.5274947IEEE, 181–184.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джо, С. Х., Чанг, Т., Эбонг, И., Бхадвия, Б. Б., Мазумдер, П., и Лу, В. (2010). Наноразмерное мемристорное устройство как синапс в нейроморфных системах. Nano Lett. 10, 1297–1301. doi: 10.1021 / nl

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Joglekar, Y. N., and Wolf, S.J. (2009). Неуловимый мемристор: свойства основных электрических цепей. Eur. J. Phys. 30, 661–675. doi: 10.1088 / 0143-0807 / 30/4/001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х., Сах, М. П., Янг, К., Роска, Т., и Чуа, Л. О. (2011). Мемристорные мостовые синапсы, Труды IEEE, 100. IEEE, 2061–2070. doi: 10.1109 / JPROC.2011.2166749

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Krzysteczko, P., Reiss, G., and Thomas, A. (2009). Мемристическая коммутация магнитных туннельных переходов на основе Mgo. Прил. Phys. Lett. 95, 112508. doi: 10.1063 / 1.3224193

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Lecerf, G., Tomas, J., Boyn, S., Girod, S., Mangalore, A., Grollier, J., et al. (2014). Кремниевый нейрон, посвященный мемристическим импульсным нейронным сетям, Международный симпозиум IEEE по схемам и системам 2014 года (ISCAS); Июнь 2014 г .; Мельбурн, Виктория, Австралия. DOI: 10.1109 / ISCAS.2014.6865448IEEE, 1568–1571.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, Y., Zhong, Y., Zhang, J., Xu, L., Wang, Q., Sun, H., et al. (2014). Зависимая от активности синаптическая пластичность халькогенидного электронного синапса для нейроморфных систем. Sci. Rep. 4, 4906. doi: 10.1038 / srep04906

PubMed Реферат | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лим, К. К. К., Геленсер, А., и Продромакис, Т. (2019). Вычисление изображения и движения с помощью трехмерных мемристических сеток. Справочник по мемристору . Сети (Springer), 1177–1210.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марани, Р., Гелао, Дж., И Перри, А. Г. (2015). Обзор приложений мемристоров. arXiv препринт arXiv: 1506.06899

Google Scholar

Mazumder, P., Kang, S.M, and Waser, R. (2012). Мемристоры: устройства, модели и приложения [Проблематика]. Proc. IEEE 100, 1911–1919. doi: 10.1109 / jproc.2012.21

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Muthuswamy, B. (2010). Реализация хаотических схем на основе мемристоров. Внутр. Дж. Бифуркационный Хаос 20, 1335–1350.doi: 10.1142 / s0218127410026514

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Paris, A., and Taioli, S. (2016). Многоуровневое исследование кислородных вакансий в анатазе TiO2 и их роли в поведении мемристора. J. Phys. Chem. С 120, 22045–22053. doi: 10.1021 / acs.jpcc.6b07196

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Першин, Ю. В., и Ди Вентра, М. (2011). Решение лабиринтов с мемристорами: массово-параллельный подход. Phys. Ред. E 84, 046703.doi: 10.1103 / Physreve.84.046703

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пикетт, М. Д., Струков, Д. Б., Боргетти, Дж. Л., Янг, Дж. Дж., Снайдер, Г. С., Стюарт, Д. Р. и др. (2009). Динамика переключения в мемристивных устройствах из диоксида титана. J. Appl. Phys. 106, 074508. doi: 10.1063 / 1.3236506

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prezioso, М., Баят, Ф. М., Хоскинс, Б., Лихарев, К., и Струков, Д. (2016). Самонастраивающаяся пластичность металлооксидных мемристоров, зависящая от времени всплеска. Scientific Rep. 6, 1–6. doi: 10.1038 / srep21331

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prodromakis, T., and Toumazou, C. (2010). Обзор устройств и приложений Memristive, 2010 17-я Международная конференция IEEE по электронике, схемам и системам; Декабрь 2010 г .; Афины, Греция. IEEE, 934–937. doi: 10.1109 / ICECS.2010.5724666

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сайги, С., Майр, К. Г., Серрано-Готарредона, Т., Шмидт, Х., Лесерф, Г., Томас, Дж., и другие. (2015). Пластичность в мемристивных устройствах для наращивания нейронных сетей. Фронт. Neurosci. 9, 51. doi: 10.3389 / fnins.2015.00051

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sarmiento-Reyes, A., and Rodríguez-Velásquez, Y. (2018). Решение лабиринтов с мемристической сеткой мемристоров с управляемым зарядом (LASCAS), 9-й латиноамериканский симпозиум по схемам и системам, 2018 г., IEEE; Февраль 2018 г .; Пуэрто Валларта, Мексика. (IEEE), 1–4. doi: 10.1109 / LASCAS.2018.8399973

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Серб, А., Хиат, А., Продромакис, Т. (2016). Практическая демонстрация запоминающего устройства. arXiv препринт arXiv: 1609.02410

Google Scholar

Шин С., Ким К. и Канг С.-М. (2010). Приложения мемристоров для программируемых аналоговых транзакций IcsIEEE по нанотехнологиям, 10. (IEEE), 266–274. doi: 10.1109 / TNANO.2009.2038610

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Simmons, J. G. (1971). Проводимость в тонких диэлектрических пленках. J. Phys. D: Прил.Phys. 4, 613–657. doi: 10.1088 / 0022-3727 / 4/5/202

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Simmons, J. G. (1963a). Эффект электрического туннеля между разнородными электродами, разделенными тонкой изолирующей пленкой. J. Appl. Phys. 34, 2581–2590. doi: 10.1063 / 1.1729774

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Simmons, J. G. (1963b). Обобщенная формула электрического туннельного эффекта между одинаковыми электродами, разделенными тонкой изолирующей пленкой. Дж.Прил. Phys. 34, 1793–1803. doi: 10.1063 / 1.1702682

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стэнли Уильямс, Р. (2013). Как мы нашли пропавший мемристор, хаос, CNN, мемристоры и за их пределами: Festschrift для Леона Чуа с DVD-ROM, составленный Элеонорой Билотта (World Scientific). (IEEE), 483–489. doi: 10.1109 / MSPEC.2008.4687366

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Strachan, J. P., Strukov, D. B., Borghetti, J., Joshua Yang, J., Medeiros-Ribeiro, G., и Стэнли Уильямс, Р. (2011). Место переключения биполярного мемристора: химическое, термическое и структурное отображение. Нанотехнологии 22, 254015. doi: 10.1088 / 0957-4484 / 22/25/254015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Teixeira, J. M., Ventura, J., Fermento, R., Araujo, J. P., Sousa, J. B., Wisniowski, P., et al. (2009). Электроформование, магнитная и резистивная коммутация в туннельных переходах на основе Mgo. J. Phys. D: Прил. Phys. 42, 105407.doi: 10.1088 / 0022-3727 / 42/10/105407

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Волос, К. К., Киприанидис, И., Стубулос, И., Тлело-Куаутле, Э., и Вайдьянатан, С. (2015). Мемристор: новая концепция синхронизации связанных нейроморфных цепей. J. Eng. Sci. Техн. Rev. 8. doi: 10.25103 / jestr.082.21

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Хе, В., Тонг, Ю. и Чжао, Р. (2016). Исследование и управление различными аналоговыми поведениями мемристора как электронного синапса для нейроморфных приложений. Sci. Rep. 6, 22970. doi: 10.1038 / srep22970

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван З., Джоши С., Савельев С. Э., Цзян Х., Мидья Р., Лин П. и др. (2017). Мемристоры с диффузной динамикой как синаптические эмуляторы для нейроморфных вычислений. Нат. Mater 16, 101–108. doi: 10.1038 / nmat4756

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, F., Zhang, J., Fang, T., Huang, S., and Wang, M. (2018).Синхронная динамика в нейронной системе в сочетании с мемристивным синапсом. Нелинейная Дин. 92, 1395–1402. doi: 10.1007 / s11071-018-4134-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu Ya-Ming, Y.-M., Wang Li-Dan, L.-D., and Duan Shu-Kai, S.-K. (2016). Хаотическая система на основе мемристоров и ее реализация с программируемой вентильной решеткой. wlxb 65, 120503. doi: 10.7498 / aps.65.120503

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yakopcic, C., Hasan, R., и Таха, Т. М. (2018). Гибкая нейроморфная система на основе мемристоров для реализации алгоритмов многоуровневой нейронной сети. Внутр. J. Parallel, Emergent Distributed Syst. 33, 408–429. doi: 10.1080 / 17445760.2017.1321761

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг К. и Ким Х. (2016). Линеаризованное программирование мемристоров для обработки искусственных нейросенсорных сигналов. Датчики 16, 1320. doi: 10.3390 / s16081320

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янг, Дж.Дж., Пикетт, М. Д., Ли, X., Ольберг, Д. А. А., Стюарт, Д. Р., и Уильямс, Р. С. (2008). Мемристивный механизм переключения для металлических / оксидных / металлических наноустройств. Нат. Нанотех 3, 429–433. doi: 10.1038 / nnano.2008.160

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йилдирим, М., Бабаджан, Ю., и Какар, Ф. (2018). Мемристивная ретиноморфная сеточная архитектура, устраняющая шум и сохраняющая границу. AEU — внутр. J. Electro. Commun. 97, 38–44. DOI: 10.1016 / j.aeue.2018.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yin, L., Cheng, R., Wang, Z., Wang, F., Sendeku, M.G., Wen, Y., et al. (2020). Двумерные униполярные мемристоры с логическими функциями и функциями памяти. Nano Lett.