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使用諸如太陽能電池陣列健康監測的這種設備，
憶阻氣體傳感和內存計算，并評估它們的能力。本文的其余部分
組織如下：第二節審查了檢測方法
使用憶阻器的太陽能電池陣列中的故障，第三節
探索如何使用憶阻傳感器陣列
氣體傳感。允許實現的設計范式
第四節討論了帶憶阻器的存儲器中的邏輯。
最后，第五節論述了結論和展望
未來的工作。
二、用于太陽能電池陣列健康的憶阻器
監測
為了監控PY陣列的狀態，我們捕獲
TiO2基憶阻器器件的狀態變化行為。
這種基于TiO2的憶阻器可以嵌入
光伏陣列（染料敏化太陽能陣列[10]），因為
兩種光伏的制造工藝是相同的
電池和憶阻器器件。憶阻器的時間分析
該設備為
發電量測量中的系統
在正常情況下以及用于故障檢測。光伏
（PV）電池或太陽能電池是一種轉換太陽能的設備
（光子）進入直流電源。理想太陽能電路
由具有并聯連接的電流源建模的電池
二極管，但對于實際設備，并聯電阻和
增加了串聯電阻元件。圖2顯示了
DSC太陽能電池的等效電路。
盧比
+
圖2：PY單元的等效電路。
電阻器
憶阻器
電壓708.67mV，短路電流15mA。
憶阻器的行為以開關為特征
從高阻抗狀態到低阻抗狀態的器件
狀態最初，我們將基于TiO2的憶阻器設置為
高電阻狀態，然后我們通過染料敏化太陽能電池配置觸發了這一點。在圖4a中，曲線1（單個
太陽能電池設置）和曲線2（四個系列的配置
連接的太陽能電池）顯示電流的變化
相對于時間通過憶阻器。電流相對于時間的這種初始變化表示
高電阻器件的切換機制
狀態轉換為低電阻狀態。一定時間間隔后
電流飽和，表示最小電流
需要將憶阻器從一個穩定狀態切換到
另一種穩定狀態。憶阻器所花費的時間
對于單個太陽能電池設置，該器件的輸出為l.98ms和0.29ms
以及四個串聯太陽能電池的配置
分別地串聯電池的輸出電流
高于單電池配置，這也表明
與單個太陽能電池相比切換速度更快
設置。
x10·3 x10-J
2014年11月
2012年10月
10
？8.
C 7� 8.
6（J 6）
0.002 0.004 0.006 0.008
時間0.2 0.4 0.6
電壓（V）
（a） （b）
圖4：（a）模擬結果：曲線1用于單個太陽能電池設置
以及用于太陽能電池裝置的串聯配置的曲線2。（b） 效果
太陽能電池退化和1-V曲線上的故障電池。
太陽能電池的輸出功率和電流是相關的
輻照度，（即每單位太陽能電量為
照射在陣列本身上），這是由
R
（a）
R為圖2中的h值。因此，在以下情況下
我們將使用該機制來檢測退化和故障
在陣列中，值得注意的是憶阻器開關
時間可用于提供
陣列在額定工作條件下的功率輸出。
（b）
圖3：具有憶阻器元件的實驗電路示意圖：
（a） 單個太陽能電池設置。（b） 四太陽能串聯配置
細胞。
作為這種方法的一個例子，在下面，我們
分析太陽能電池布置的各種配置：
帶憶阻器的單個和四個串聯太陽能電池
要素配置如圖3a和3b所示
其中增加了小的導線電阻。在里面
我們的模擬表明，一個健康的染料太陽能電池存在開路
太陽能的退化在
光伏系統。太陽能電池因
不可避免的情況，如紫外線暴露、熱循環、濕熱、濕度凍結和天氣循環。這
降級可能導致系統故障或
系統故障。我們認為缺陷家族
產生其中一個太陽能電池的電池被永久卡住
不健康或部分健康和完全退化，或
產生的部分退化電池電壓/電流[11]。這些
故障可分為接地故障、斷路
（OC）和太陽能電池中的短路（SC）故障。我們也分析憶阻器器件的狀態變化行為
針對各種不健康和有缺陷的細胞。圖4b
顯示了電流-電壓特性，表I顯示了
各種電流發生器的相應數值數據
以及用于太陽能電池的相應的最大輸出功率。
曲線1（15mA的太陽能電池電流發生器）表示
健康細胞的行為，并具有最大輸出
功率為5.320mW。曲線2-6（太陽能電池電流發生器
對于12mA到1.765mA）顯示了太陽能電池的最大輸出功率的下降，被認為是
不健康的太陽能電池。曲線7表示太陽能電池電流
lmA發生器和憶阻器的開關時間
這個裝置是無限的，這個電池被認為是有故障的太陽能電池
單間牢房根據表I所示的這些結果，我們得出結論
憶阻器器件的開關時間隨著
太陽能電池產生的電力減少。這表明
不健康細胞的轉換時間大于健康細胞
單間牢房如果太陽能電池的最大發電功率較低
超過77.8µW，憶阻器設備無法改變其
狀態，并被視為故障單元。
工藝變化的不可靠傳感
感知憶阻器陣列
最近的研究證明了
憶阻器件[8]。典型TiO2的結構-
如圖5a[12]，[13]所示。這個
憶阻器的總電阻由
未摻雜區域的電阻Roff、TiO2和的Ron
摻雜區域TiO2_x（圖第5a段）。一種物理氣體
傳感憶阻器具有部分覆蓋的頂部端子
如圖5b所示，以允許氣體與
半導體層。阻力的程度和方向
變化取決于傳感器中的半導體材料
以及目標氣體。
在本文中，我們假設只有
憶阻器氣體傳感器暴露在氣體中
暴露在氣體中時的Ro n Eff，但沒有任何變化
狀態變量。Roff對應的區域不是
暴露在氣體中。羅恩和羅的關系
用于還原氣體的是R
�
nEff=1+ACf3和氧化時的nEff
在…上
氣體IS&1nEff_-_-[8]羅恩-I+ACil
1.氣體傳感器型號和靈敏度：設RL和RKr
是憶阻器氣體的初始和最終電阻
分別暴露于Cppm氣體后的傳感器。基于
在線性離子漂移模型上，RL=Ron5+Roff（1-5）
RKr=Ro n EffJ5+RoffEff（1-5）
)[8]、[14]所述。這里，D
是傳感器設備的物理長度，w是
具有高濃度摻雜劑的區域。憶阻器氣體
傳感器也可以用非線性憶阻建模
基于[15]的行為，如RL=Ron
e
1r·（X-Xon）/（Xoff-Xon）
并且RKr＝Ro n Eff。e
AF·（X-Xon）/（Xoff-Xon）。這里，A-1＝ln（�ff），
R=
AF=ln（R�:ff（完）
)，X0n:：：；x：：：；Xoff。在本文中，我們假設
Xon=8、Xoff=D和x=D-w，即這些與
設備的物理尺寸，因此不受影響
通過氣體濃度的變化。
我們定義了相對氣體靈敏度，S=IR�-/L1•在
提出了優化框架，我們的目標是ke�ping S� 一
可測量的閾值。
檢測太陽能電池陣列中的故障對于預防2。工藝變化和導線下的氣體敏感性
系統故障。我們還研究了狀態變化電阻：在理想憶阻器氣體傳感器中，我們假設
串聯工藝參數（如w、D等）以及Ron和Roff中故障電池的憶阻器行為
四個單元的配置，如圖3b所示。表II是從
顯示了憶阻器在類似條件下從一個傳感器切換到另一個傳感器所花費的時間。然而
從高電阻狀態到低電阻狀態，因為由于制造的傳感器的工藝變化，傳感器在這種配置中的故障單元的數量。由于到傳感器的精度可能會發生變化，從而導致不準確。到
故障電池的數量增加了開關的時間。為此，從傳感器陣列中讀取讀數
設備增加。這種時間分析的裝置在陣列中提高了精度[8]。我們在這篇論文中表明
有助于發現故障。這種串聯配置增加了陣列中憶阻器的數量
光伏電池允許短路（SC）故障和接地故障過程變化減少。理想情況下，我們希望保留盡可能多的
在陣列中，并且可以通過陣列中的憶阻器的切換時間來找到，然而，這減少了
憶阻器器件。我們還可以發現由于導線電阻以及功率增加而導致的靈敏度故障的數量
串聯配置中的單元。如果其中一個電池有開路消耗。因此，我們提出了一個優化框架
在這種配置中，電路（OC）故障，最大輸出將幫助傳感器設計者決定最佳數量
功率將為零，系統將出現故障。傳感器陣列中的憶阻器 |
