Trabalho de Conclusão de Curso
Documento
Autoria
Unidade da USP
Data de Apresentação
Orientador
Banca
Maciel, Carlos Dias
Barboza, Ruy
Título em Português
Estudo e preparação de memoristores para sua aplicação em dispositivos eletrônicos
Palavras-chave em Português
Memoristores
Eletroformação
Chaveamento
Curvas I V
Dispositivos eletrônicos
Resumo em Português
O memoristor é o quarto componente eletrônico passivo, ao lado do resistor, do indutor e do capacitor. Embora sua existência tenha sido prevista por Leon Chua [1] em 1971, a sua comprovação experimental ocorreu somente em 2008 [2] por pesquisadores da Hewlett Packard Laboratories (HP Labs). O seu nome é uma contração dos termos memória e resistor, pois a sua resistência é controlada por toda a corrente elétrica que já percorreu o dispositivo. Estuda-se um modelo teórico simples que relaciona esta alteração da resistência com a movimentação de dopantes em um material semicondutor, em particular de lacunas de oxigênio em um filme de óxido de titânio, controlada pela aplicação externa de um potencial sobre o dispositivo. A alteração entre dois estados bem definidos de baixa e alta resistência pode vir a permitir que memoristores sejam utilizados na fabricação de memórias não voláteis, apresentando alta velocidade e capacidade de armazenamento. Apresenta-se um modelo matemático de memoristor ideal em Simulink que contabiliza a natureza não linear do transporte iônico e eletrônico de forma generalizada e investiga-se a influência de parâmetros físicos e condições de contorno no tempo de chaveamento entre os estados de alta e baixa resistência. Por fim, são obtidas as curvas I V de dispositivos memoristores reais fornecidos pela HP Labs, que permitem a visualização não só da utilização de memoristores como chaves de resistência, mas também de laços de histerese dependentes da frequência.
Palavras-chave em Inglês
Memoristors
Electroforming
Switching
I V curves
Resumo em Inglês
The memristor is the fourth fundamental passive circuit element, alongside the resistor, the inductor and the capacitor. Although its existence had been predicted in 1971 by Leon Chua [1] its experimental discovery only occurred in 2008 [2] by researchers from Hewlett Packard Laboratories (HP Labs). The name memristor is a contraction of the terms memory and resistor, since its resistance is controlled by all the electrical current that has ever flown through the device. A simple theoretical model relating the change in resistance with the transport of dopants inside a semiconductor material is studied, in particular of oxygen vacancies in a titanium oxide film, controlled by applying an external bias on the device. The change between two well defined states of high and low resistance may allow memristors to be used in high speed, high density non volatile memories. A mathematical model of an ideal memristor is presented using Simulink, taking into account the non linear nature of the electronic and ionic transport in a generalized way. The influence of physical parameters and boundary conditions on the switching time between the states of high and low resistance is studied. Lastly the IxV curves of real memristors provided by HP Labs are obtained and exemplify not only the use of memristors as resistance switches but also show frequency-dependant hysteresis loops.
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Data de Publicação
2012-03-26
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