Memrisztor

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
HP laboratóriumi felvétel 17 memrisztorról

A memrisztor szó két szó összetételéből áll a memory (memória) és a resistor (elektromos ellenállás). A memrisztor egy passzív elektromos elem. Egy olyan elem amelynek az elektromos ellenállása nem állandó, hanem a múltbeli állapotától függ. Az első memrisztort 2007-ben állították elő. Az ellenállás, a kondenzátor és az induktivitás mellett a negyedik passzív áramköri elem.

Leon Chua írta le először a memrisztor létezését 1971-ben. Bár ekkor még mint csak elméleti szinten létezett, de sikeresen leírta a tulajdonságait.

Felépítése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Memrisztor felépítése

A Hewlett-Packard mérnökei platina elektródák között titán-oxid réteget hoztak létre. A képen látható narancs színű területet oxigén atomokkal szennyezték, így a p töltéshordozók kerültek többségbe. A fehér színű terület mint szigetelő működik. Abban az esetben ha még nem került feszültség alá az eszköz, akkor a szigetelő szélesebb mint a vezetőréteg, így a memrisztor nagy ellenállású állapotba kerül.

Ha elektromos mezőt kapcsolunk rá, úgy a p szennyezett réteg szélessége megnő, így a vezetőréteg szélesebb lesz mint a szigetelő réteg, és a memrisztor vezetővé válik. E folyamatban fontos szerepe van az alagúteffektusnak nevezett jelenségnek.

A kísérletek a következő jelenséget mutatták: a memrisztor ellenállása nem állandó, más az ellenállása a függvény felfutó és lefutó szakaszában. A görbe a mellékelt ábrán látható. Ez az úgynevezett memrisztor-hiszterézisgörbe (angolul: pinched hysteresis loop). A függvény függ a szennyezettség mértékétől, és a frekvenciától. A görbe nullátmenete jól láthatóan a koordináta-rendszer nullpontjában van, tehát egy passzív elem.

Tulajdonsága[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A memrisztor egy arányt definiál a fluxusváltozással és a töltéssel. Mértékegysége az ohm Ω.

M(q)=\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}q}

A memrisztor meghatározása beleillik a korábban definiált elemek körébe.

elektromos töltés elektromos áram
elektromos
Feszültség
(reciprokosan) Kapacitás

\frac{1}{C}=\frac{\mathrm{d}U}{\mathrm{d}q}=\frac{\mathrm{d}\dot \Phi}{\mathrm{d}q}

Ellenállás

R=\frac{\mathrm{d}U}{\mathrm{d}I}=\frac{\mathrm{d}\dot \Phi}{\mathrm{d}\dot{q}}

Mágneses fluxus Memrisztivitás

M=\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}q}

Induktivitás

L=\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}I}=\frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}\dot{q}}

A memrisztorra a következő összefüggések érvényesek:

I(t) = \frac{\mathrm{d}q}{\mathrm{d}t}
U(t) = \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}

A memrisztoron eső feszültség közvetlenül kiszámolható a memrisztoron átfolyó áram és memrisztivitás szorzataként.

U(t) = M(q(t)) \cdot I(t)


A memrisztoron átfolyó áramerősség a következőképpen határozható meg.

I(t) = W(\Phi(t))\cdot U(t)

Ahol a W

A memrisztor által tárolt töltés meghatározható ha integráljuk a múltbéli áramerősséget.

q(t) = \int\limits_{-\infty}^{t} I(t)\ \mathrm{d}t = q(t_0) + \int\limits_{t_0}^{t} I(t)\ \mathrm{d}t,

Az egyes időpillanatokban a memrisztor úgy viselkedik mint egy ellenállás. Az ellenállás M(q) függ a megelőző áramerősségtől. Egy lineáris memrisztornál, ahol M konstans, érvényes lenne a M=R egyenlőség.

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Memrisztor jelképi jelölése Leon Chua javaslata alapján, nem szabványosított

Irodalomjegyzék[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Java szimuláció a memrisztor működéséről [1]