多憶阻器復(fù)合電路及其故障診斷研究.pdf

1、鑒于憶阻器件的優(yōu)良特性，如納米級(jí)尺寸、非易失性、阻值可變等，有關(guān)它的研究不斷增加，已有多種單個(gè)或多個(gè)憶阻器結(jié)構(gòu)與先進(jìn)的CMOS技術(shù)相結(jié)合，模擬實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的突觸或信號(hào)處理系統(tǒng)中的計(jì)算單元等。憶阻器在諸多領(lǐng)域具有應(yīng)用潛能，尤其是其復(fù)合電路，但由于憶阻器的阻值變化與其極性和初始狀態(tài)有關(guān)，多個(gè)憶阻器電路行為將變得復(fù)雜并難于預(yù)測。因此，為了更好理解憶阻器復(fù)合電路行為及其特性，探究不同連接方式的憶阻器電路特性是很重要的。而憶阻器的尺寸參數(shù)變

2、化對(duì)其阻值和特性有明顯影響，因而，為了提高憶阻器在各應(yīng)用中的準(zhǔn)確性和有效性，憶阻器電路的故障診斷是非常需要的，并且故障診斷是電路設(shè)計(jì)和測試中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
　　本文深入探究了多個(gè)憶阻器的復(fù)合電路特性，并分析比較了多種憶阻突觸。然后，將靈敏度分析和模糊分析相結(jié)合的方法，用于診斷憶阻器復(fù)合電路和憶阻突觸電路的故障。具體來說，本文的主要內(nèi)容可分為如下幾個(gè)部分：
　　（1）先從物理角度，介紹了三種憶阻器模型的物理機(jī)制，包括TiO2

3、、WOx以及Ag2S憶阻器。然后，從數(shù)學(xué)建模角度，介紹了憶阻器的兩種數(shù)學(xué)建模方式，即導(dǎo)電通道的長度作為狀態(tài)變量和導(dǎo)電通道的面積作為狀態(tài)變量，并利用Matlab對(duì)已數(shù)學(xué)建模的憶阻器模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　?。?）探究了憶阻器復(fù)合電路的特性，包括串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)結(jié)構(gòu)。分析了憶阻器電路的瞬時(shí)狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)，給出了從瞬時(shí)狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的條件。然后，針對(duì)憶阻器的三種不同連接結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了具體地分析，給出了不同復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁通量與電荷量之間的關(guān)系

4、，進(jìn)而得到其等效憶阻值與磁通量或電荷量之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，研究了具有n個(gè)憶阻器的電路結(jié)構(gòu)。同時(shí)，也利用相應(yīng)電路結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來說明相關(guān)推導(dǎo)的準(zhǔn)確性。
　　（3）基于憶阻器復(fù)合電路的理論推導(dǎo)，對(duì)比分析了多種基于憶阻器的突觸。詳細(xì)推導(dǎo)了這些突觸中憶阻器阻值與輸入激勵(lì)的關(guān)系，進(jìn)而分析了實(shí)現(xiàn)的突觸權(quán)值是否是線性更新的，并通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。進(jìn)一步，推導(dǎo)了憶阻值改變與所加外部激勵(lì)的時(shí)間關(guān)系。此外，分析了厚度偏差對(duì)憶阻器特性的影響，進(jìn)