[实用新型]MOS管与单电子晶体管混合结构的可复用逻辑门有效

专利信息
申请号: 201320342075.9 申请日: 2013-06-13
公开(公告)号: CN203340048U 公开(公告)日: 2013-12-11
发明(设计)人: 魏榕山;陈锦锋;于志敏;何明华 申请(专利权)人: 福州大学
主分类号: H03K19/20 分类号: H03K19/20
代理公司: 福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人: 蔡学俊
地址: 350108 福建省福州市*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: mos 电子 晶体管 混合结构 可复用 逻辑
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域,特别是一种MOS管与单电子晶体管混合结构的可复用逻辑门。 

背景技术

在数字电路中,MOS管具有二值特性,工作于开启和关闭两种状态,利用MOS管实现的逻辑功能需要消耗较多的器件。由于MOS管功能的局限性,难以通过优化MOS管的性能来大幅度减少MOS管的使用。此外,基于MOS管实现的逻辑电路可编程性较差,不同逻辑门之间很难相互转换。因此,基于MOS管的设计方法难以满足新一代电路在功耗、集成度、可靠性等方面的要求。 

近年来,随着新型纳米电子器件的提出,利用纳米电子器件的特性设计优于基于MOS管的电路成为了研究的热点。因此,利用纳米电子器件高效地设计普适、通用、可编程性好的逻辑电路具有较大的研究意义。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种MOS管与单电子晶体管混合结构的可复用逻辑门,能够实现或、或非、与、与非、异或、同或所有的二输入逻辑功能。 

本实用新型采用以下方案实现:一种MOS管与单电子晶体管混合结构的可复用逻辑门,其特征在于:包括第一二输入SET/MOS混合电路、第二二输入SET/MOS混合电路以及第三二输入SET/MOS混合电路;所述第三二输入SET/MOS混合电路的输入端分别对应与所述第一二输入SET/MOS混合电路、第二二输入SET/MOS混合电路的输出端连接。 

在本实用新型一实施例中,所述SET/MOS混合电路包括: 

一PMOS管,其源极接电源端Vdd; 

一NMOS管,其漏极与所述PMOS管的漏极连接;以及 

一SET管,其与所述NMOS管的源极连接;该SET管具有两个输入端和一个控制 端,则所述可复用逻辑门具备四个输入端三个控制端。 

本实用新型提出了一个基于SET/MOS混合电路的可复用逻辑门。该逻辑门的可复用特性是通过对输入端和控制端的偏置实现的,而不需要改变电路的器件参数。该逻辑门结构简单,仅消耗3个PMOS管,3个NMOS管和3个SET。与传统的CMOS逻辑门相比,器件的数目有了一定的降低。单个逻辑门能够实现不同的逻辑功能,具有普适、通用、可编程性好的特点。这些特点使得该可复用逻辑门能够应用于低功耗、高集成度的超大规模集成电路中。 

附图说明

图1为二输入SET/MOS混合电路的原理图。 

图2为单输入SET/MOS混合电路的原理图。 

图3a为SET/MOS混合电路的或门直流特性曲线。 

图3b为SET/MOS混合电路的或门瞬态特性曲线。 

图4为可复用逻辑门的示意图。 

图5为可复用逻辑门的原理图。 

图6为可复用逻辑门的仿真图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。 

本实用新型基于新型纳米电子器件设计了一种可复用的逻辑门。该逻辑门可以实现所有的二输入逻辑。本实用新型采用的新型纳米电子器件为单电子晶体管(Single electron transistor,SET)。作为新一代纳米电子器件的典型代表,SET具有极低的功耗和超小的器件尺寸,在功耗、工作速度等方面相对于传统的微电子器件具有明显的优势,被认为是制造下一代低功耗、高密度超大规模集成电路的理想器件。SET具有独特的库仑阻塞和库仑振荡效应,能够与MOS器件很好地兼容。SET/MOS混合结构同时具备SET和MOS管的优越性能,表现出极低的功耗、超小的器件尺寸、较强的驱动能力和较大的输出摆幅,在多值逻辑电路、模数/数模转换器电路、存储器电路等方面得到了广泛的应用。 

请参照图5,本实施例提供一种MOS管与单电子晶体管混合结构的可复用逻辑门,其特征在于:包括第一二输入SET/MOS混合电路、第二二输入SET/MOS混合电路以及第三二输入SET/MOS混合电路;所述第三二输入SET/MOS混合电路 的输入端分别对应与所述第一、二二输入SET/MOS混合电路的输出端连接。 

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