Memrystor. mgr inż. Piotr Kyzioł Zakład Teorii Obwodów i Sygnałów, Instytut Elektroniki Politechnika Śląska

Podobne dokumenty
Układy scalone. wstęp

Pole przepływowe prądu stałego

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

Wykład 1 Technologie na urządzenia mobilne. Wojciech Świtała

I Zastosowanie oscyloskopu do pomiarów kąta przesunięcia fazowego.

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

ANALIZA TRÓJELEMENTOWEGO OBWODU MEMRYSTOROWEGO NIECAŁKOWITEGO RZĘDU

Zadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 4 Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

ĆWICZENIE 6 OBWODY NIELINIOWE PRĄDU STAŁEGO Podstawy teoretyczne ćwiczenia

KATEDRA ELEKTROTECHNIKI LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Grupa: Zespół: wykonał: 1 Mariusz Kozakowski Data: 3/11/ B. Podpis prowadzącego:

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Podstawy elektrotechniki V1. Na potrzeby wykładu z Projektowania systemów pomiarowych

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW. Stany nieustalone

SYSTEMY ELEKTROMECHANICZNE kier. Elektrotechnika, studia 2 stopnia stacjonarne, sem. 1, 1, 2012/2013 SZKIC DO WYKŁADÓW Cz. 3

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Podstawy elektrotechniki

Część 4. Zagadnienia szczególne

Parametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

12.7 Sprawdzenie wiadomości 225

Magnetyzm cz.ii. Indukcja elektromagnetyczna Równania Maxwella Obwody RL,RC

Elektrodynamika Część 6 Elektrodynamika Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Wzmacniacz operacyjny

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

Podstawy elektrotechniki

Elektrotechnika 2. Stany nieustalone w obwodach elektrycznych: Metoda klasyczna. Kolokwium. Metoda operatorowa. Kolokwium

Ćwiczenie 2: Elektrochemiczny pomiar szybkości korozji metali. Wpływ inhibitorów korozji

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

II. Elementy systemów energoelektronicznych

Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora JFET oraz badanie własności sterowanego dzielnika napięcia.

Ćwiczenie nr 8. Podstawowe czwórniki aktywne i ich zastosowanie cz. 1

14 Modulatory FM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Podstawy modulacji częstotliwości Dioda pojemnościowa (waraktor)

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

Podstawy elektromagnetyzmu. Wykład 2. Równania Maxwella

Elektrodynamika. Część 6. Elektrodynamika. Ryszard Tanaś. Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

Badanie obwodów rozgałęzionych prądu stałego z jednym źródłem. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego

Laboratorium Podstaw Elektroniki. Badanie przekształtnika podwyższającego napięcie. Opracował: dr inż. Rafał Korupczyński

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Ćwiczenie 15 Temat: Zasada superpozycji, twierdzenia Thevenina i Nortona Cel ćwiczenia

Sterowane źródło mocy

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Ćwiczenie 1. Sprawdzanie podstawowych praw w obwodach elektrycznych przy wymuszeniu stałym

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

PODSTAWOWE CZŁONY DYNAMICZNE

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Indukcja elektromagnetyczna Faradaya

BADANIA MODELOWE OGNIW SŁONECZNYCH

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

1. W gałęzi obwodu elektrycznego jak na rysunku poniżej wartość napięcia Ux wynosi:

Pole elektromagnetyczne. Równania Maxwella

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Pole elektromagnetyczne

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Charakterystyki częstotliwościowe elementów pasywnych

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Temat: Analiza pracy transformatora: stan jałowy, obciążenia i zwarcia.

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

Tranzystory polowe FET(JFET), MOSFET

BADANIE ELEMENTÓW RLC

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Budowa. Metoda wytwarzania

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Sprzęt i architektura komputerów

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

3. Przebieg ćwiczenia I. Porównanie wskazań woltomierza wzorcowego ze wskazaniami woltomierza badanego.

Wykłady z Fizyki. Elektromagnetyzm

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Transkrypt:

Memrystor mgr inż. Piotr Kyzioł e-mail: Piotr.Kyziol@polsl.pl Zakład Teorii Obwodów i Sygnałów, Instytut Elektroniki Politechnika Śląska 1

Plan prezentacji Wstęp teoretyczny Memrystor Analogia hydrauliczna Technologia wytwarzania memrystora Charakterystyki, krzywe Lissajous Zastosowanie Podsumowanie 2

Podstawowe wielkości fizyczne - elektromagnetyzm Cztery wielkości: q, I, φ, U q ładunek elektryczny φ strumień magnetyczny I prąd elektryczny U napięcie Możliwość utworzenia sześciu równań Dwa równania dynamiczne (dynamic relationship) Cztery równania statyczne (constitutive equations, static relationship) 3

Podstawowe wielkości fizyczne - elektromagnetyzm Równania dynamiczne 1. dφ = udt (prawo Faradaya) 2. dq = idt Równania statyczne (materiałowe) 3. du = Rdi rezystor 4. dq = Cdu kondensator 5. dφ = Ldi cewka 6. dφ = Mdq memrystor Trzy podstawowe elementy elektroniczne. 4

Podstawowe wielkości fizyczne - elektromagnetyzm Kondensator Benjamin Franklin 1745 Rezystor Georg Ohm 1827 Cewka Joseph Faraday 1831 5

Podstawowe wielkości fizyczne - elektromagnetyzm Kondensator Benjamin Franklin 1745 Rezystor Georg Ohm 1827 Cewka Joseph Faraday 1831 6

Podstawowe wielkości fizyczne - elektromagnetyzm Kondensator Benjamin Franklin 1745 Rezystor Georg Ohm 1827 Cewka Joseph Faraday 1831 Memrystor Leon Chua, Stan Williams 1971, 2008 7

Memrystor Element dwukońcówkowy Sterowany prądem lub ładunkiem (jego rezystancja jest proporcjonalna do ładunku, który przez niego przepłynął ) Nieliniowa zależność strumienia magnetycznego od ładunku elektrycznego W danej chwili memrystor jest rezystorem Rozmiary pojedynczego memrezystora są rzędu nm 8

Rezystor vs Memrystor W liniowych systemach różniczki można skrócić Rezystor - liniowa zależność między strumieniem magnetycznym a ładunkiem elektrycznym Memrystor - nieliniowa zależność między strumieniem magnetycznym a ładunkiem d(fi) M= const d(fi) M const dq M= R dq 9

Analogia hydrauliczna ładunek objętość ; potencjał ciśnienie ; prąd - prąd Rezystor rura o stałej średnicy Memrystor rura o zmieniającej się średnicy (zależnie od tego w która stronę płynie prąd przez memrystor) M= const M= R 10

Memrystor - technologia Warstwa TiO 2 (dwutlenek tytanu) posiada wysoką rezystancję R OFF Warstwa TiO 2-x (zubożona ilość atomów tlenu, O vacancies) posiada niską rezystancję R ON Wymiary memrystora rzędu kilku nm Napięcie rzędu kilku woltów przyłożone do zacisków memrystora odległych od siebie o kilka nm 11

Model zastępczy memrystora Połączenie szeregowe dwóch rezystorów Rezystancja memrystora R Total jest ważona sumą składowych R ON i R OFF Pożądany jak największy stosunek R OFF do R ON 12

Memrystor - równania i charakterystyki 13

Memrystor - równania Memrystor można opisać w następujący sposób ; R ON << R OFF µ v - ruchliwość jonów Brak jawnej obecności strumienia magnetycznego we wzorze na M przyczyną tego, że tak późno element ten został odkryty Efekt memrystancyjny wprost proporcjonalny do 1/D 2 (D długość memrystora), istoty dopiero w skali nm 14

Memrystor - krzywe Lissajous Przebieg napięcia dołączony do płytek odchylania X oscyloskopu, przebieg prądu dołączony do płytek odchylania Y Kształt krzywych Lissajous dla memrystora zależny od częstotliwości dołączonego sygnału Memrysory posiadają ujemną rezystancje dynamiczną Dla porównania krzywe Lissajous dla elementów: L, C po prawej R po lewej 15

Memrystor zapis i odczyt W celu odczytania memrystancji (rezystancji memrystora) używa się krótkich impulsów prądowych (pomiar napięcia) Zapis informacji do memrystora (ustawinie żądanej wartości jego rezystancji) dokonuje się za pomocą impulsów prądowych 16

Memrystor - zastosowanie Pamięci NVRAM (RRAM - Resistive RAM) Budowa sztucznego mózgu memrystory pełnią rolę synaps (połączeń między neuronami) Układy wykorzystujące logikę wielostanową 17

Podsumowanie Linie technologiczne do wytwarzania memrystorów nie różnią się zbytnio od tych już istniejących Element dwukońcówkowy (tranzystor ma trzy wyprowadzenia) większa gęstość upakowania niż jest to w technologi CMOS Memrysor nie potrzebuje drogiego krzemu 18

Literatura 1. Chua, Leon O (September 1971), "Memristor The Missing Circuit Element", IEEE Transactions on Circuit Theory CT-18 (5): 507 519 2. Strukov, Dmitri B; Snider, Gregory S; Stewart, Duncan R; Williams, Stanley R (2008), "The missing memristor found", Nature 453: 80 83 3. "'Missing link' memristor created". EETimes. 2008-04-30. http://www.eetimes.com/news/latest/showarticle.jhtml?articleid=207403521. Retrieved on 2008-04-30 4. Chua, L.O., and Kang, S.M., Memristive Devices and Systems, Proceedings of the IEEE 64, 209, 1976 5. Tour, James M; He, Tao (2008), "Electronics: The fourth element", Nature 453: 42 43 19