CN113972895A - 一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，包括电流源、莫特绝缘体忆阻器及电容，其中，莫特绝缘体忆阻器与电容并联形成的并联电路与电流源相连接，该振荡器架构具有结构简单、功耗低及成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种振荡器，具体涉及一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构。
背景技术
振荡器是用来产生重复正弦波或方波电子讯号的电子元件。其构成的电路叫振荡电路。能将直流电转换为具有一定频率交流电信号输出的电子电路或装置。传统振荡器一般由电阻、电感、电容等元件等电子器件所组成。
传统振荡器按振荡激励方式可分为自激振荡器、他激振荡器；按电路结构可分为阻容振荡器、电感电容振荡器、晶体振荡器、音叉振荡器等；按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。
振荡器也叫无稳态电路。两管的集电极各有一个电容分别接到另一管子的基极，起到交流耦合作用，形成正反馈电路，当接通电源的瞬间，某个管子先通，另一只管子截止，这时，导通管子的集电集有输出，集电极的电容将脉冲信号耦合到另一只管子的基极使另一只管子导通。这时原来导通的管子截止。这样两只管子轮流导通和截止，就产生了振荡电流。
由于器件不可能参数完全一致，因此在上电的瞬间两个三极管的状态就发生了变化，这个变化由于正反馈的作用越来越强烈，导致到达一个暂稳态。暂稳态期间另一个三极管经电容逐步充电后导通或者截止，状态发生翻转，到达另一个暂稳态。这样周而复始形成振荡。
振荡器就是一个频率源，一般用在锁相环中。就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。它有很多用途。在无线电广播和通信设备中产生电磁波。在微机中产生时钟信号。在稳压电路中产生高频交流电，然而现有振荡器均具有结构复杂、功耗高且成本高的特点，严重影响其应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，该振荡器架构具有结构简单、功耗低及成本低的特点。
为达到上述目的，本发明所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构包括电流源、莫特绝缘体忆阻器及电容，其中，莫特绝缘体忆阻器与电容并联形成的并联电路与电流源相连接。
莫特绝缘体忆阻器由自上到下依次分布的上导电电极、莫特绝缘体阻变层及下导电电极组成。
莫特绝缘体忆阻器为垂直结构。
莫特绝缘体阻变层的材质为NiOx、Ti2O3、FeSi、VO2、NbO2、NbxV(1-x)O2、LaCoO3、Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)或La2-2xSr1+2xMn2O7。
上导电电极及下导电电极的材质均为ITO、Pd、Pt、TiN、W、Au或者石墨烯。
莫特绝缘体忆阻器为隔离层通孔结构或者直接交叉结构。
在工作时，当莫特绝缘体忆阻器的两端电压达到阈值电压Vth时，莫特绝缘体忆阻器由绝缘态转变为导电电极态；当莫特绝缘体忆阻器的两端电压降到保持电压Vhold时，莫特绝缘体忆阻器由金属态转变为绝缘态。
当输入恒定电流Iin时，电容处于充电状态；当莫特绝缘体忆阻器的两端电压达到阈值电压Vth时，莫特绝缘体忆阻器由绝缘态转变为金属态，同时莫特绝缘体忆阻器的两端电压降低，电容放电；当莫特绝缘体忆阻器的两端电压降到保持电压Vhold时，莫特绝缘体忆阻器由金属态转变为绝缘态，同时莫特绝缘体忆阻器的两端电压升高，电容充电，如此循环往复，以产生预设频率的电压脉冲信号。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构在具体操作时，通过莫特绝缘体忆阻器与电容并联形成的并联电路与电流源相连接，以形成遮挡器架构，结构简单，成本低，其中，莫特绝缘体忆阻器及电容的功耗较低，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2a为本发明中莫特绝缘体忆阻器RM的一种结构示意图；
图2b为本发明中莫特绝缘体忆阻器RM的另一种结构示意图；
图3为本发明的输出波形图；
图4为本发明的振荡频率与驱动电流之间的关系图；
图5为本发明的振荡频率与并联电容之间的关系图。
其中，1为上导电电极、2为莫特绝缘体阻变层、3为下导电电极、4为隔离层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的本发明所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构包括电流源、莫特绝缘体忆阻器RM及电容C，其中，莫特绝缘体忆阻器RM与电容C并联形成的并联电路与电流源相连接；
电容C为外接电容或者莫特绝缘体忆阻器RM的自身电容。
莫特绝缘体忆阻器RM为垂直结构。
参考图2a及图2b，莫特绝缘体忆阻器RM为上导电电极1-莫特绝缘体阻变层2-下导电电极3结构。
莫特绝缘体阻变层2的材质为NiOx、Ti2O3、FeSi、VO2、NbO2、NbxV(1-x)O2、LaCoO3、Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)或La2-2xSr1+2xMn2O7。
上导电电极1及下导电电极3的材质为ITO、Pd、Pt、TiN、W、Au或者石墨烯。
莫特绝缘体忆阻器RM为隔离层通孔结构或者直接交叉结构，其中，通孔的形状为矩形、圆形或三角形；隔离层4的材质为Al2O3、SiO2、Si3N4或HfO2。
在工作时，当莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压达到阈值电压Vth时，莫特绝缘体忆阻器RM由绝缘态转变为导电电极态；当莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压降到保持电压Vhold时，莫特绝缘体忆阻器RM由金属态转变为绝缘态。
当输入恒定电流Iin时，电容C处于充电状态；当莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压达到阈值电压时，莫特绝缘体忆阻器RM由绝缘态转变为金属态，同时莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压降低，电容C放电；当莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压降到保持电压时，莫特绝缘体忆阻器RM由金属态转变为绝缘态，同时莫特绝缘体忆阻器RM的两端电压升高，电容C充电，如此循环往复，以产生预设频率的电压脉冲信号。
需要说明的是，本发明中的莫特绝缘体忆阻器RM采用金属-阻变层-金属三明治结构，莫特绝缘体忆阻器RM的阻值由流经的电流或者施加的电压确定。莫特绝缘体忆阻器RM采用莫特绝缘体材料作为阻变层，是易失性存储器，即当外加电流或者电压撤去后，其阻值很快回到初始状态。根据能带理论，莫特绝缘体(如VO2、NbO2、NiO等)为导体，但在常温、常压下为很好的绝缘体。莫特绝缘体在高温或者高压下，可以由绝缘体状态转换成导体状态，利用莫特绝缘体材料作为阻变层，得到的莫特绝缘体忆阻器RM可以在合适的外加电流或者电压下，持续在高低阻态之间转变，以产生振荡输出。
振荡器中的电容C为莫特绝缘体忆阻器RM并联一个电容，也可以是莫特绝缘体忆阻器RM的寄生电容。
本发明中莫特绝缘体忆阻器RM的振荡频率与驱动电压及电容C相关，其中，莫特绝缘体忆阻器RM的振荡频率与输入电流成正比，如图4所示；莫特绝缘体忆阻器RM的振荡频率与电容C的电容值成反比，如图5所示。
本发明公开了一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器，该新型振荡器结构简单，功耗较低。以上所述实例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，包括电流源、莫特绝缘体忆阻器(RM)及电容(C)，其中，莫特绝缘体忆阻器(RM)与电容(C)并联形成的并联电路与电流源相连接。
2.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，莫特绝缘体忆阻器(RM)由自上到下依次分布的上导电电极(1)、莫特绝缘体阻变层(2)及下导电电极(3)组成。
3.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，莫特绝缘体忆阻器(RM)为垂直结构。
4.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，莫特绝缘体阻变层(2)的材质为NiOx、Ti2O3、FeSi、VO2、NbO2、NbxV(1-x)O2、LaCoO3、Pr0.7Ca0.3MnO3(PCMO)或La2-2xSr1+2xMn2O7。
5.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，上导电电极(1)及下导电电极(3)的材质均为ITO、Pd、Pt、TiN、W、Au或者石墨烯。
6.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，莫特绝缘体忆阻器(RM)为隔离层通孔结构或者直接交叉结构。
7.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，在工作时，当莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压达到阈值电压Vth时，莫特绝缘体忆阻器(RM)由绝缘态转变为导电电极态；当莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压降到保持电压Vhold时，莫特绝缘体忆阻器(RM)由金属态转变为绝缘态。
8.根据权利要求1所述的基于莫特绝缘体忆阻器的振荡器架构，其特征在于，当输入恒定电流Iin时，电容(C)处于充电状态；当莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压达到阈值电压Vth时，莫特绝缘体忆阻器(RM)由绝缘态转变为金属态，同时莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压降低，电容(C)放电；当莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压降到保持电压Vhold时，莫特绝缘体忆阻器(RM)由金属态转变为绝缘态，同时莫特绝缘体忆阻器(RM)的两端电压升高，电容(C)充电，如此循环往复，以产生预设频率的电压脉冲信号。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114440942A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 陕西格芯国微半导体科技有限公司 | 一种基于莫特忆阻器的感知编码一体化的新型传感器 |
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2021
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