一种忆阻器Ⅳ特性演示电路

本发明涉及忆阻器电流电压特性，具体为一种忆阻器iv特性演示电路。

背景技术：

1、近年来，科研工作者提出多种非易失性存储器件，其中阻变存储器(rram)兼具高速、低功耗、耐擦写、易于多值存储等优点，因此rram这一新型存储器有望成为未来存储器市场的主流。

2、rram器件的工作原理是通过在电极两端施加电压，到达一定阈值时，器件内部结构发生改变，从而由高阻(或低阻)态变为低阻(或高阻)态，使电流大小发生突变。将高阻态(off)即电流较小时对应为数字逻辑中的“0”，低阻态(on)即电流较大时对应数字逻辑中的“1”。外加的电压信号有“读(read)”、“写(set)”、“擦(reset)”。

3、rram的性能评价指标有阻变(阈值)电压、开关比等。阻变电压即器件发生结构改变时的电压，开关比即器件工作时的ion/ioff。因此，测量器件的i-v曲线，即可判定该器件是否为rram器件及其电学性能。

4、目前测试忆阻器电学性能的常用仪器为半导体分析仪，虽然精度高，但电路结构复杂，电路元件众多，成本高，不适于课堂教学演示。

5、考虑到忆阻器在大电流下容易导致阻变层击穿，从而丧失忆阻特性，因此电流限制模块在测试电路中尤其重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种忆阻器iv特性演示电路，电路原理清晰，元器件简单，适用于课堂教学演示。

2、为此，本发明采用如下技术方案：包括直流电压源vcc、忆阻器ml、双刀双掷开关k、限流电路；所述限流电路由电阻r1、r2、r3、rx以及三极管q1、q2构成；vcc正极与开关k的一端连接，负极端接地，通过开关k与忆阻器ml连接端1或2的切换，展现忆阻器的正、反通路；三极管q1和q2起到负反馈限流作用，改变rx可控制电路中电流的大小，数值上为q2导通电压与rx的比值。

3、在本申请实施例中，所述限流电路中的电阻r1的电流ir1与rx的电流irx相等；当忆阻器ml处于高阻状态时，电路中电流i很小，此时限流电路中q1工作，q2处于截止状态；若忆阻器突然由高阻变为低阻，电路中电流i增大，irx将超过限流值ith，即三极管发射极与基极的导通电压uon(0.7v)与rx的比值时，负载电阻rx上的电压urx大于uon，三极管q2由截止转变为放大状态，限流电路开始起作用。由于忆阻器ml此时为低阻态，其通过的电流iml增大，导致ir1(irx)增大；rx两端的电压urx增大了，q2导通也增强；通过r2的电流ir2增大，导致r2两端压降增大，q1基极压降ubel减小，则基极电流减小，从而使q1导通减弱，减小了ir1，所以q1，q2起到负反馈的作用，限制电路中的电流大小。

4、进一步优选地，上述双刀双掷开关k，改变忆阻器中电流方向，展示器件的忆阻特性。进一步优选地，

5、改变上述rx阻值，结合三极管发射极与基极的导通电压uon＝0.7v，rx阻值可以控制电路中的电流ith＝uon/rx，从而实现电流的限制。

6、进一步优选地，在上述三极管q2限流的基础上加入负反馈作用的三极管q1，提高限流的稳定性和电路的稳定性。

7、进一步优选地，上述真实忆阻器ml可以通过电阻箱来模拟，调节电阻箱电阻值在高、低电阻之间切换，更方便展现忆阻器的iv特性。

8、本发明的有效益处是：采用双刀双掷开关k，改变忆阻器中电流方向，展示器件的忆阻特性；采用限流电路，有效防止忆阻器从高阻态到低阻态时电流过大，避免其失去忆阻特性。具有电路原理清晰，元器件简单，所测数据自动记录到计算机，演示方便的特点，适用于微电子课堂演示教学。

技术特征：

1.一种忆阻器iv特性演示电路，包括直流电压源vcc、忆阻器ml、双刀双掷开关k、限流电路；所述限流电路由电阻r1、r2、r3、rx以及三极管q1、q2构成；vcc正极与开关k的一端连接，负极端接地，通过开关k与忆阻器ml连接端1或2的切换，展现忆阻器的正、反通路；三极管q1和q2起到负反馈限流作用，改变rx可控制电路中电流的大小，数值上为q2导通电压与rx的比值。

2.根据权利要求1所述的一种忆阻器iv特性演示电路，其特征在于，通过使用双刀双掷开关k，改变忆阻器中电流方向，展示器件的忆阻特性。

3.根据权利要求1所述的一种忆阻器iv特性演示电路，其特征在于，改变rx阻值，结合三极管发射极与基极的导通电压uon＝0.7v，则rx阻值可以控制电路中的电流ith＝uon/rx，从而实现电流的限制。

4.根据权利要求1所述的一种忆阻器iv特性演示电路，其特征在于，在三极管q2限流的基础上加入负反馈作用的三极管q1，提高限流的稳定性和电路的稳定性。

5.根据权利要求1所述的一种忆阻器iv特性演示电路，其特征在于，真实忆阻器ml可以通过电阻箱来模拟，调节电阻箱电阻值在高、低电阻之间切换，更方便展现忆阻器的iv特性。

6.根据权利要求1所述的一种忆阻器iv特性演示电路，其特征在于，采用限流电路，有效防止忆阻器从高阻态到低阻态时电流过大，避免其失去忆阻特性，具有电路原理清晰，元器件简单，所测数据自动记录到计算机，演示方便的特点，适用于微电子课堂演示教学。

技术总结本发明公开了一种忆阻器IV特性演示电路，包括直流电压源VCC、忆阻器ML、双刀双掷开关K、限流电路；所述限流电路由电阻R1、R2、R3、RX以及三极管Q1、Q2构成。VCC正极与开关K的一端连接，负极端接地，通过开关K与忆阻器ML连接端1或2的切换，展现忆阻器的正、反通路；三极管Q1和Q2起到负反馈限流作用，改变RX可控制电路中电流的大小，数值上为Q2导通电压与RX的比值。本发明采用限流电路，防止忆阻器从高阻态到低阻态突变时，电流过大行为的发生，避免其失去忆阻特性。具有电路原理清晰，元器件简单，数据自动记录，演示方便的特点，适用于微电子课堂演示教学。技术研发人员：周豪骏,王浠丞,范居晟,芮云军,杨迎受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15