何宝祥 包伯成

(常州大学信息科学与工程学院 常州 213164)

1 引言

根据电路基本变量组合完备性原理，1971年美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠[1](Chua L O)预测了直接关联电荷和磁通两个变量的基本电路元件忆阻器的存在性。忆阻器是一种具有非易失记忆功能的非线性无源器件[2,3]，它是除电阻器、电容器和电感器之外的第4种基本电路元件。但直到2008年，惠普实验室才成功制作出了基于金属和金属氧化物的忆阻元件，并建立了忆阻器的数学模型[4]。自此，人们在忆阻器的物理构造、基本特性和应用等方面开展了卓有成效的研究工作，如基于半导体纳米技术实现具有不同特性的忆阻器的研究[5,6]；基于忆阻器的基本电路特性的研究，包括忆阻器的电路建模[7]、SPICE宏建模[7-11]、伏安特性分析[1,2,12-14]以及等效电路实现[15,16]等；基于忆阻器的各种应用电路设计及其相应的系统特性的理论分析和数值仿真方法的研究[17-24]。忆阻器及其所组成的简单应用电路都可以通过状态方程建模进行仿真或实验分析，文献[8]所建模型着重分析忆阻器的伏安特性；文献[9]所建模型着重分析了忆阻器的边界特性；文献[10]所建模型能高速模拟磁控忆阻器在高磁场条件下动力学行为。大多所建模型或稳定性差，或结构复杂，或精度较低。何况忆阻器是一个有边界条件约束的强非线性无源器件，其所组成的忆阻器网络更是一个非常复杂的非线性问题，因此忆阻器网络建模很少有人问津。……