Memristor

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
(Omdirigeret fra Memristans)
Gå til: navigation, søg
Memristor symbol.
Mikroskop billede af en memristor overflade.

I elektronik er memristoren et passivt kredsløbselement. Den kaldes nogle gange også en flux capacitor [1], da memristans er en relation mellem magnetisk flux og ladning. Memristoren er blevet beskrevet som det fjerde elementære passive kredsløbselement, på linje med de velkendte kondensator, modstand og spole. [2] Navnet memristor er en portmanteau af memory resistorhukommelse og modstand.

En memristor gemmer i princippet information, fordi dens resistans ændrer værdi som funktion af den passerede ladning regnet med fortegn.[3] Den typiske lineare modstand har en stabil resistans uafhængig af strømmens størrelse og også stabil i forhold til den passerede mængde ladning. En memristor kan have en høj resistans hvilken kan vælges at fortolkes som "1" i data termer – og en lav resistans kan fortolkes som "0". Som en følge af den valgte fortolkning kan data blive gemt og genskrevet ved at styre strømmen. På en måde er en memristor en variabel modstand som via dens modstand afspejler sin egen historiske passerede strøm.[3]

Memristoren blev forudsagt og beskrevet i 1971 af Leon Chua ved UC Berkeley, i en artikel i IEEE Transactions on Circuit Theory. [4]

I 37 år var memristoren et hypotetiskt element, uden kendte fysiske realiseringer. I april 2008 blev det rapporteret i Nature, at en fysisk implementation af en memristor var blevet lavet af et team af forskere ved HP Labs. [5][6][7][8]

Fysik[redigér | redigér wikikode]

Memristoren er et element i hvilken den magnetisk flux \Phi_m er en funktion af den akkumulerede elektriske ladning q (i komponenten passerede). Fluxens afledede mht. ladningen

  • Memristans: M(q)=\frac{\mathrm d\Phi_m}{\mathrm dq}

er kendt som memristans. Dette er sammenligneligt med de andre tre fundamentale kredsløbselementer:

Her er:

Ved at anvende Faradays induktionslov og kædereglen til ligningen som definerer memristans, får man at spændingen V over en memristor er relateret til strømmen I af den øjeblikkelige værdi af memristansen:

V(t) = M(q(t)) I(t) \,

Så til et hvilketsomhelst tidspunkt opfører memristoren sig som en almindelig modstand. Men, dens "resistans" M(q) er en værdi som afhænger af den passerede ladning i komponenten. En linear memristor (én for hvilken M er konstant) ville opføre sig som en linear modstand, med M = R. Memristans kan siges af afhænge af strømmen som funktion af tiden på sammen måde som kondensatorers spænding gør.

Typer[redigér | redigér wikikode]

Anvendelse: Modellere elektrokemisk celle[redigér | redigér wikikode]

Memristoren blev anvendt til at karakterisere opførselen af elektrokemiske celler. [9]

Faststof[redigér | redigér wikikode]

Interessen i memristoren blev genoplivet i 2007 da en eksperimentiel faststof version blev rapporteret [10][11] af Stanley Williams [12] ved Hewlett-Packard. En faststof komponent kunne ikke realiseres indtil nanoteknologi frembragte usædvanlige opførsler. HP lavede en prototype af en crossbar latch hukommelse som kan have en tæthed på 100 gigabit per cm². [13] Den højeste Flashhukommelse-tæthed kan til sammenligning gemme 16 gigabit per cm². Memristorens resistans aflæses med vekselstrøm så den gemte digitale værdi ikke ændres. [14]

Samsung har afleveret et U.S. patent anvendelse til bedømmelse, med en memristor som ligner den beskrevet af Williams. Så det er uklart om Williams gruppe er den første. [15]

Potentielle anvendelser[redigér | redigér wikikode]

Williams faststof memristorer kan sammensættes til transistorer, men være meget mindre end transistorer. De kan også designes til at være faststof ikke-flygtig hukommelse, som kan opnå højere datatætheder end harddiske med tilgangstider potentielt som svarer til dynamisk rams. [16] HP har rapporteret at deres version af memristoren er omkring 10 gange langsommere end DRAM. [17]

Nolge patenter relateret til memristoren ser ud til at omfatte anvendelser indenfor programmerbar logik, [18] signalbehandling, [19] kunstige neurale netværk, [20] og kontrolsystemer. [21]

I defensetechbriefs blev det offentliggjort i 2012 at CMOS-memristorer kan anvendes indenfor: FPGA, DSP, analog elektronik og neurolignende anvendelser. [22]

Kilder/referencer[redigér | redigér wikikode]

  1. The Flux Capacitor is Real! No Joke!, 2008, http://www.tracepath.com/?p=122 
  2. Tour, James M; He, Tao (2008), "Electronics: The fourth element", Nature 453: 42-43, doi:10.1038/453042a, http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7191/full/453042a.html 
  3. 3,0 3,1 16 May 2011, BBC News: Memristors' current carves protected channels Citat: "...Memristors resist the passage of electric current, "remembering" how much current passed previously...The team discovered that the current in the devices flowed in a 100-nanometre channel within the device. The passage of current caused heat deposition, such that the titanium dioxide surrounding the conducting channel actually changed its structure to a non-conducting state...
  4. Chua, Leon O (Sep 1971), "Memristor—The Missing Circuit Element", IEEE Transactions on Circuit Theory CT-18 (5): 507-519, http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1083337 
  5. Strukov, Dmitri B; Snider, Gregory S; Stewart, Duncan R; Williams, Stanley R (2008), "The missing memristor found", Nature 453: 80-83, doi:10.1038/nature06932, http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7191/full/nature06932.html 
  6. "'Missing link' memristor created". EETimes. 2008-04-30. http://www.eetimes.com/news/latest/showArticle.jhtml?articleID=207403521. Hentet 2008-04-30. 
  7. Marks, Paul (2008-04-30). "Engineers find 'missing link' of electronics". New Scientist. http://technology.newscientist.com/article/dn13812-engineers-find-missing-link-of-electronics.html. Hentet 2008-04-30. 
  8. "Researchers Prove Existence of New Basic Element for Electronic Circuits -- Memristor'". Physorg.com. 2008-04-30. http://www.physorg.com/news128786808.html. Hentet 2008-04-30. 
  9. Chen W-K (ed.), The Circuits and Filters Handbook, 2nd ed, CRC Press 2003, ISBN 0-8493-0912-3. Chapter 12, "Circuit Elements, Modeling, and Equation Formulation"
  10. Fildes, Jonathan (2007-11-13). "Getting More from Moore's Law". BBC. http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/7080772.stm. Hentet 2008-04-30. 
  11. "Bulletin for Electrical and Electronic Engineers of Oregon" (PDF). Institute of Electrical and Electronics Engineers. Sept 2007. http://www.ieee-or.org/beeep/2007/sep/beeep_sep07.pdf. Hentet 2008-04-30. 
  12. R. Stanley Williams, HP biography
  13. EETimes.com – 'Missing link' memristor created: Rewrite the textbooks?
  14. Maintaining Moore's law with new memristor circuits
  15. US Patent Application 11/655,193
  16. Kanellos, Michael (2008-04-30). "HP makes memory from a once theoretical circuit". CNET News.com. http://www.news.com/8301-10784_3-9932054-7.html. Hentet 2008-04-30. 
  17. H.P. Reports Big Advance in Memory Chip Design – New York Times
  18. U.S. Patent 7,203,789
  19. U.S. Patent 7,302,513
  20. U.S. Patent 7,359,888
  21. U.S. Patent Application 11/976,927
  22. April 01 2012, Air Force Research Laboratory, Rome, New York: CMOS-Memristor Hybrid Nanoelectronics

Eksterne henvisninger[redigér | redigér wikikode]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons har medier relateret til: