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一个分数阶忆阻器模型及其简单串联电路的特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O37[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室,南京210016, [2]常州大学数理学院,常州213164, [3]解放军理工大学理学院,南京211101
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11372354)资助的课题
中文摘要:

忆阻器是具有时间记忆特性的非线性电阻.经典HPTiO2忆阻器模型的忆阻值为此前通过忆阻器电流的时间积分,即记忆没有损失.而最近研究证实HPTiO2线性忆阻器掺杂层厚度不能等于零或者器件整体厚度,导致器件的记忆有损失.基于此发现,本文首先提出了一个阶数介于0与1间的分数阶HPTiO2线性忆阻器模型,研究了当受到周期外激励时,分数阶导数的阶数对其忆阻值动态范围和输出电压动态幅值的影响规律,推导出了磁滞旁瓣面积的计算公式.结果表明,分数阶导数阶数对磁滞回线的形状及所围成区域面积有重要影响.特别地,在外激频率大于1时,分数阶忆阻器的记忆强度达到最大.然后讨论了此分数阶忆阻器与电容或电感串联组成的单口网络的伏安特性.结果表明,在周期激励驱动时,随着分数阶导数阶数的变化,此分数阶忆阻器与电容的串联电路呈现出纯电容电路与忆阻电路的转换,而它与电感的串联电路则呈现出纯电感电路与忆阻电路的转换.

英文摘要:

A memristor is a nonlinear resistor with time memory.The resistance of a classical memristor at a given time is represented by the integration of all the full states before the time instant,a case of ideal memory without any loss.Recent studies show that there is a memory loss of the HPTiO2 linear model,in which the width of the doped layer of HPTiO2 model cannot be equal to zero or the whole width of the model.Based on this observation,a fractionalorder HPTiO2 memristor model with the order between 0 and 1 is proposed,and the fingerprint analysis of the new fractional-order model under periodic external excitation is made,thus the formula for calculating the area of hysteresis loop is obtained.It is found that the shape and the area enclosed by the hysteresis loop depend on the order of the fractional-order derivative.Especially,for exciting frequency being bigger than 1,the memory strength of the memristor takes its maximal value when the order is a fractional number,not an integer.Then,the current-voltage characteristics of the simple series one-port circuit composed of the fractional-order memristor and the capacitor,or composed of the fractional-order memristor and the inductor are studied separately.Results demonstrate that at the periodic excitation,the memristor in the series circuits will have capacitive properties or inductive properties as the fractional order changes.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876