Membristor

MEMRISTOR, el cuarto elemento
Miguel A.Cortes H., Miguel A.Velázquez B., Eduardo Moreno C. Universidad Autónoma de Tlaxcala (UATx) 19 de octubre de 2012

Resumen
En la teoría de circuitos, se han estudiado tres elementos básicos; RESISTENCIA, CAPACITOR e INDUUCTOR. Pero en el año 2008, investigadores de los laboratorios Hewlett Packard (HP) implementaron físicamente el MEMRISTOR propuestoteóricamente desde 1971 por León O. Chua [1]. Este trabajo, incluye el análisis eléctrico del memristor, así como la simulación numérica de las ecuaciones obtenidas matemáticamente y la simulación del circuito equivalente utilizando el circuito propuesto por Biolek [2].

Figura 1. Los cuatro elementos básicos de un circuito.

1.

INTRODUCCION

2.

Estructura física del memristor fabricadopor HP.

A partir de un análisis de las relaciones matemáticas entre las cuatro variables eléctricas básicas de un circuito: corriente (i), voltaje (v), carga (q) y ‡ ujo magnético ( ), Chau [1] se percató de la existencia de un elemento faltante, al cual llamo memristor y que permitía completar el ciclo de relaciones entre las variables de carga y ‡ magnético como: ujo

Un MEMRISTOR es unresistor que cambia su resistencia dependiendo de la magnitud y sentido de la corriente que pasa a través de él y manteniendo el valor resistivo aun cuando el ‡ de corriente se inujo terrumpe por completo. Esa capacidad de memorizar su resistencia y su integración manométrica, permite otorgarle al memristor, la posibilidad de aplicarlo en la fabricación de memorias no-volátiles con una más d (q) M (q)= alta densidad de integración que las actuales. En la dq Figura.2 se muestra la estructura física del memristor En la Figura.1 se muestran los cuatro elementos sintetizado por HP. La estructura de este dispositivo fundamentales de un circuito y la relación entre sus está compuesta por un par de electrodos de platino variables. (P t) con una capa central de dióxido de titanio T iO2 Estedispositivo, tiene la capacidad de funcionar de longitud D. A lo largo de este material central de forma análoga a como lo haría una operación de dos principales regiones se pueden observar: una de sinapsis dentro del cerebro humano [3] y se consid- T iO2 dopada (de longitud w(t)) de tal forma que preera que sus múltiples aplicaciones darán lugar a una senta una resistencia Ron y otra libre de impurezas delongitud fD w(t)g con una resistencia Rof f . Al revolución semejante a la del transistor. 1

igual que el silicio, el dióxido de titanio (T iO2) es un semiconductor y aunque en su estado puro es altamente resistivo su conductividad puede ser alterada por medio de un proceso de dopado con otros elementos. En una estructura como la mostrada en la Figura. 2, la longitud de la región dopada w(t)no permanece estacionaria (ante la presencia de un campo eléctrico) sino que tiende a desplazarse en la dirección de la corriente permitiendo así, una modi…cación de la resistencia del dispositivo. Esa capacidad de poder modular la longitud del espacio ocupado por el material dopado (de acuerdo a la polarización aplicada), es lo que hizo que se eligiera al dióxido de titanio como el material parala fabricación del MEMRISTOR. 2.0.1.

a través del dispositivo (i(t)); es igual para ambas resistencias debido a su conexión en serie. la presencia de un campo eléctrico , hace posible el ‡ de portadores. Dicho campo eléctrico, puede ujo ser calculado sobre la distancia w(t) por medio de la siguiente ecuación: Ron w(t) i(t) D W (t)

=

[voltaje] [dis tan cia]

Ron i(t) D

(2)

Tomandoen cuenta la velocidad V (t) del desplazamiento de portadores bajo un campo eléctrico uniforme, la de…nimos como: V (t) = dw(t) [dis tan cia] = = [tiempo] dt
v

(3)

donde v es la movilidad promedio de iones. Sustituyendo la Ec. (2) en la Ec. (3) obtenemos: dw(t) Ron = v i(t) (4) dt D Manipulando algébricamente, multiplicamos ambos miembros de la Ec. (4) por (1/D), obtenemos: Figura 2....