Den grundläggande strukturen för en memristor är en metall-isolator-metall (MIM) kondensator, med ett tunt lager av isolerande material inklämt mellan två metallelektroder. När en spänning appliceras på elektroderna gör det elektriska fältet att jonerna i det isolerande lagret rör sig, vilket skapar en ledande filament mellan elektroderna. Detta ledande filament sänker memristorns resistans, och denna resistansförändring kan bibehållas även när spänningen tas bort.
Nyckeln till att förstå hur memristorer fungerar är konceptet med den "memristiva effekten". Den memristiva effekten är förmågan hos ett material att ändra sitt motstånd som svar på flödet av elektrisk ström. Denna effekt orsakas av jonernas rörelse i materialet, vilket förändrar materialets konduktivitet.
Experiment har visat att memristorer kan användas för att skapa en mängd olika elektroniska enheter, inklusive minnesceller, logiska grindar och till och med neuromorfa datorenheter. Memristorer är fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna, men de har potential att revolutionera elektronikindustrin.
Här är en mer detaljerad förklaring av experimenten som visar hur memristorer fungerar:
* Metal-isolator-metal (MIM) kondensatorer: I en MIM-kondensator är ett tunt lager av isolerande material inklämt mellan två metallelektroder. När en spänning appliceras på elektroderna gör det elektriska fältet att jonerna i det isolerande lagret rör sig, vilket skapar en ledande filament mellan elektroderna. Denna ledande filament sänker kondensatorns resistans, och denna resistansförändring kan bibehållas även när spänningen tas bort.
* Konduktiv filamentbildning: Bildandet av det ledande filamentet är en nyckeldel av den memristiva effekten. Det ledande glödtråden skapas när det elektriska fältet i det isolerande lagret blir tillräckligt starkt för att övervinna den Coulombiska attraktionen mellan jonerna. När den ledande glödtråden väl har bildats, tillhandahåller den en väg för elektroner att flöda mellan elektroderna, vilket sänker motståndet hos kondensatorn.
* Memristiv hysteres: Den memristiva effekten kan observeras genom att plotta resistansen hos en memristor som en funktion av den pålagda spänningen. Denna handling är känd som en memristiv hysteresloop. Hysteresloopen visar att memristorns resistans ökar när spänningen ökas och sedan minskar när spänningen minskar. Detta beteende beror på bildandet och bristningen av den ledande filamenten.
Dessa experiment visar de grundläggande principerna för hur memristorer fungerar. Memristorer är fortfarande i de tidiga utvecklingsstadierna, men de har potential att revolutionera elektronikindustrin.
