多憶阻器復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，如納米級尺寸、非易失性、阻值可變等，有關它的研究不斷增加，已有多種單個或多個憶阻器結(jié)構(gòu)與先進的CMOS技術相結(jié)合，模擬實現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)網(wǎng)絡中的突觸或信號處理系統(tǒng)中的計算單元等。憶阻器在諸多領域具有應用潛能，尤其是其復合電路，但由于憶阻器的阻值變化與其極性和初始狀態(tài)有關，多個憶阻器電路行為將變得復雜并難于預測。因此，為了更好理解憶阻器復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、化對其阻值和特性有明顯影響，因而，為了提高憶阻器在各應用中的準確性和有效性，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計和測試中非常關鍵的環(huán)節(jié)。
　　本文深入探究了多個憶阻器的復合電路特性，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)容可分為如下幾個部分：
　　（1）先從物理角度，介紹了三種憶阻器模型的物理機制，包括TiO2

3、、WOx以及Ag2S憶阻器。然后，從數(shù)學建模角度，介紹了憶阻器的兩種數(shù)學建模方式，即導電通道的長度作為狀態(tài)變量和導電通道的面積作為狀態(tài)變量，并利用Matlab對已數(shù)學建模的憶阻器模型進行仿真實驗。
　?。?）探究了憶阻器復合電路的特性，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狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)，給出了從瞬時狀態(tài)達到穩(wěn)定狀態(tài)的條件。然后，針對憶阻器的三種不同連接結(jié)構(gòu)，進行了具體地分析，給出了不同復合結(jié)構(gòu)的磁通量與電荷量之間的關系

4、，進而得到其等效憶阻值與磁通量或電荷量之間的關系。在此基礎上，研究了具有n個憶阻器的電路結(jié)構(gòu)。同時，也利用相應電路結(jié)構(gòu)的實驗結(jié)果來說明相關推導的準確性。
　　（3）基于憶阻器復合電路的理論推導，對比分析了多種基于憶阻器的突觸。詳細推導了這些突觸中憶阻器阻值與輸入激勵的關系，進而分析了實現(xiàn)的突觸權值是否是線性更新的，并通過仿真實驗進行了驗證。進一步，推導了憶阻值改變與所加外部激勵的時間關系。此外，分析了厚度偏差對憶阻器特性的影響，進