[發明專利]一種三輸入通用邏輯門電路

在審

• 申請號: 201410417709.1
• 申請日: 2014-08-22
• 公開（公告）號: CN104270144A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 應時彥;肖林榮;張楠楠;陳杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H03K19/20
• 分類號: H03K19/20
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及納米電子技術領域，尤其是一種通用邏輯門電路。

背景技術

集成電路技術在過去的50多年里取得了驚人的進展，但功耗和互連線等問題將使得傳統CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor)器件的特征尺寸縮減到其物理極限。特征尺寸由微米級縮減到納米級時，量子效應將占主導地位并可能使器件失效，因此在探索突破微電子物理極限的同時，科研人員提出了用單電子晶體管(SET，Single?Electron?Transistor)用以取代CMOS器件的研究方案，以期發展新的超大規模集成電路(VLSI，Very?Large?Scale?Integration)技術。

作為新一代納米電子器件的強有力競爭者，SET工作僅需要很少的電子，它具有極低的功耗(單個SET的功耗為pw級，比CMOS低了6、7個數量級)、超小的體積(nm級)和極高的開關速度(可以達到ns級)等特點，且其具有獨特的庫倫阻塞效應和庫倫臺階效應，相對于傳統的微電子器件具有絕對的優勢，具有很好的應用前景。

現有的通用邏輯門電路，通常采用CMOS器件構成，利用CMOS器件形成與非門和非門，存在的技術缺陷：體積較大、功耗較高、開關速度較慢。

發明內容

為了克服已有通用邏輯門電路的體積較大、功耗較高、開關速度較慢的不足，本發明提供一種納米級超小體積、超低功耗、極高的開關速度的三輸入通用邏輯門電路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種三輸入通用邏輯門電路，所述電路包括第一二輸入與非門U1、第二二輸入與非門U4、第三二輸入與非門U5、第一非門U2和第二非門U3，所述第一二輸入與非門U1、第二二輸入與非門U4、第三二輸入與非門U5、第一非門U2和第二非門U3均由單電子晶體管組成；

第一二輸入與非門U1的第一輸入端和第一非門U2的輸入端相連后作為通用邏輯門電路的第一輸入端V1，第一二輸入與非門U1的第二輸入端作為通用邏輯門電路的第二輸入端V2，第一二輸入與非門U1的輸出端和第三二輸入與非門U5的第一輸入端相連；第一非門U2的輸出端和第二二輸入與非門U4的第一輸入端相連；第二非門U3的輸入端作為通用邏輯門電路的輸入端V3，第二非門U3的輸出端和第二二輸入與非門U4的第二輸入端相連；第二二輸入與非門U4的輸出端和第三二輸入與非門U5的第二輸入端相連；第三二輸入與非門U5的輸出端作為通用邏輯門電路的輸出端Vout。

進一步，所述第一二輸入與非門U1、第二二輸入與非門U4、第三二輸入與非門U5均采用二輸入與非門結構，二輸入與非門結構包括第一P型單電子晶體管、第二P型單電子晶體管、第一N型單電子晶體管和第二N型單電子晶體管，所述第一P型單電子晶體管的柵極和第一N型單電子晶體管的柵極相連后作為二輸入與非門的第一輸入端，所述第二P型單電子晶體管的柵極和第二N型單電子晶體管的柵極相連后作為二輸入與非門的第二輸入端，第一P型單電子晶體管的漏極與VDD連接，第二P型單電子晶體管的漏極懸空，第一P型單電子晶體管的的源極、第一P型單電子晶體管的源極和第一N型單電子晶體管的漏極相連后作為二輸入與非門的輸出端，第二N型單電子晶體管的源極接地。

再進一步，所述第一非門U2和第二非門U3均采用非門結構，所述非門結構包括第三P型單電子晶體管和第三N型單電子晶體管，第三P型單電子晶體管的柵極和第三N型單電子晶體管的柵極相連作為非門的輸入端，第三P型單電子晶體管的源極和第三N型單電子晶體管的漏極相連作為非門的輸出端，第三P型單電子晶體管的漏極懸空，第三N型單電子晶體管的源極接地。

本發明的技術構思為：本發明根據8種不同的輸入狀態可分別得到不同的輸出結果，即一個門電路可以實現多種不同的邏輯功能以滿足不同的需要。

所述二輸入與非門U1由兩個P型單電子晶體管(P-SET)和兩個N型單電子晶體管(N-SET)構成。所述非門U2由一個P-SET和一個N-SET構成。所述非門U3由一個P-SET和一個N-SET構成。所述二輸入與非門U4由兩個P-SET和兩個N-SET構成。所述二輸入與非門U5由兩個P-SET和兩個N-SET構成。

所述邏輯門電路具有超小體積(nm級)、超低功耗(pw級)和極高的開關速度(ns級)等特點，這些特點使得該邏輯門電路具有廣泛的應用范圍。

本發明的有益效果主要表現在：納米級超小體積、超低功耗、極高的開關速度。

附圖說明

圖1為三輸入通用邏輯門電路的示意圖。