Ein Memristor, kurz für „Speicherwiderstand“, ist eine Art passives elektronisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, das eine Beziehung zwischen der elektrischen Ladung, die in der Vergangenheit durch ihn geflossen ist, und dem Strom, der in Zukunft durch ihn fließt, aufweist. Das Grundprinzip eines Memristors basiert auf seiner Fähigkeit, seinen Widerstand als Reaktion auf die Menge an elektrischer Ladung, die ihn im Laufe der Zeit durchläuft, zu ändern. Im Gegensatz zu Widerständen, die dem Ohmschen Gesetz folgen und einen festen Widerstandswert haben, haben Memristoren einen Widerstandswert, der „gespeichert“ oder basierend auf der Geschichte der an sie angelegten elektrischen Signale geändert werden kann.
Eine intuitive Erklärung eines Memristors kann mit einem Widerstand verglichen werden, der sich merkt, wie viel Strom durch ihn geflossen ist. Wenn Strom durch einen Memristor fließt, ändert er seinen Widerstand. Wenn der Strom nicht mehr fließt, behält der Memristor seinen letzten Widerstandszustand bei, bis ein anderer Strom durch ihn fließt und ihn erneut ändert. Dieses Verhalten ermöglicht es Memristoren, Informationen über die Menge und Richtung der durch sie geflossenen Ladung zu speichern und abzurufen, ähnlich wie ein Widerstand Informationen über Spannung und Strom speichert.
Ein Beispiel für eine Memristorstruktur sind dünne Titandioxidfilme, die zwischen zwei Elektroden angeordnet sind. Die Bewegung von Sauerstofffehlstellen innerhalb des Titandioxidfilms verändert seinen Widerstand als Reaktion auf elektrische Impulse und demonstriert so den memristiven Effekt. Diese Struktur ermöglicht Memristoren einen effizienten Betrieb bei geringem Stromverbrauch und kann potenziell die Computer- und Speichertechnologien revolutionieren, indem sie nichtflüchtige Speicher und neuromorphe Rechenfunktionen bietet.
Die von einem Memristor hergestellte Beziehung besteht zwischen der durch ihn hindurchgegangenen Ladungsmenge (Q) und der daraus resultierenden Widerstandsänderung (ΔR). Diese einzigartige Eigenschaft macht Memristoren wertvoll für Anwendungen, die analoge Speicherspeicherung, synaptische Emulation in künstlichen neuronalen Netzen und energieeffizientes Rechnen erfordern. Die Entwicklung und das Verständnis von Memristoren haben neue Möglichkeiten in der Elektronik eröffnet und bieten potenzielle Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit, Stromverbrauch und Integration im Vergleich zu herkömmlichen Computer- und Speichertechnologien.