基于共振隧穿二极管的阈值逻辑单元电路设计

共振隧穿二极管作为较为成熟的纳米电子器件,已被广泛应用于高速低功耗电路。由于其具有负内阻特性,单一门电路的功能大大增加,减少了电路的复杂度。在阈值逻辑函数的硬件实现方面,共振隧穿器件也体现出显著的优势。结合谱技术,基于共振隧穿二极管,设计了可实现任意三变量阈值逻辑函数的阈值逻辑单元电路。该电路还可作为阈值逻辑网络中的基本单元,实现复杂的逻辑功能。通过HSPICE软件,仿真验证了所设计电路的正确性。     

基于阈值逻辑的逻辑函数综合算法研究

阈值逻辑门由于具有强大的逻辑功能且独自构成完备集而备受关注。为了设计以阈值逻辑门为单元结构的电路,该文首先分析了谱技术与阈值函数的关系,并通过零次、一次谱系数计算阈值函数的权值和阈值。对于非阈值函数,该文提出了新的逻辑函数综合算法,可以将任意非阈值函数转化为几个阈值函数和的形式。因此,使用一个或多个阈值逻辑门组成的网络可以实现任意布尔逻辑函数。该算法为共振隧穿二极管的电路设计提供一种新方法。     

基于RTD的新型全加器设计

单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)是基于共振隧穿二极管(RTD)电路的一个重要逻辑单元,非常适合阈值逻辑电路设计。由MOBILE可以构成阈值逻辑门(TG)和广义阈值逻辑门(GTG)等阈值逻辑电路。本文通过将三变量异或函数转化为较简单、理想的GTG输入输出函数形式,设计了由GTG构成的新型三变量异或门,并利用该三变量异或门设计了新型的全加器。通过HSPICE仿真和性能比较,该全加器不仅器件数量少,输出延时短,而且能达到较高的工作频率、更小的电路功耗与功耗-延迟积。     

单稳双稳态转变逻辑单元等效电路模型

基于共振隧穿二极管的单片集成的单稳双稳态转变逻辑单元电路是近年出现的一种新型电路逻辑单元．本文介绍一种简单的ＭＯＢＩＬＥ电路结构,给出了适合于ＰＳＰＩＣＥ模拟的模型,并根据模拟结果分析了共振隧穿二极管电容的充放电过程,同时讨论了ＭＯＢＩＬＥ电路工作的内部物理过程．     

基于1-of-2共振隧穿数据选择器的可置位复位D触发器设计

文章以共振隧穿RT器件为主要器件,设计了上边沿触发的共振隧穿D触发器.该触发器以1-of-2共振隧穿数据选择器为核心电路,带预先置位和复位功能.此共振隧穿数据选择器电路的设计方法还能用于实现其他触发器电路,为采用基于RT器件设计触发器电路提供了一种新的并且有效简单的方法,弥补了共振隧穿电路中只能用MOBILE单元来设计时序电路的单一性,丰富了量子电路中触发器的类型.     

RTD多值逻辑电路原理与电路模拟

由共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)构成的多值逻辑(MVL)电路可以用最少的器件来完成一定的逻辑功能,达到大大简化电路的目的。共振隧穿二极管和高电子迁移率晶体管属于量子器件,具有高频高速的特点,所以这一逻辑电路有很好的应用前景。本文就多值逻辑电路中的几个典型电路用Pspice软件进行电路模拟,得到了与理论分析一致的模拟结果。     

由RTD构成的MOBILE单元电路研究

对由共振隧穿二极管(RTD)构成的单双稳态转换逻辑单元(MOBILE)电路进行了详细地研究与分析,并结合实际RTD的特性用PSPICE进行了MOBILE单元电路模拟,总结和验证了MOBILE单元电路变化的三条规律,为进一步研究由RTD构成的多种复杂数字电路奠定了基础。     

硅基隧穿二极管

隧穿二极管是一种很有前途的基于带隙工程的异质结构量子器件,其电流电压(I-V)曲线中所呈现的微分负阻特性能够用于开发多种不同的电路功能。在最近的研究中,空穴型双势垒单势阱共振隧穿二极管得到了实现,为Si1-xGex/Si异质结隧穿二极管器件的改进和电路应用打下了良好的基础。     

一种利用共振隧穿二极管简化电路的分频器设计

提出了一种基于共振隧穿二级管的新型边沿触发D触发器并将之用于构成二进制分频器.详细讨论了设计过程,用SPICE验证了电路的功能,并和已有的设计进行了比较.由于利用了共振隧穿二极管高度的非线性,同CMOS分频器相比,电路中元件的数量可以减少一半.     

一种利用共振隧穿二极管简化电路的分频器设计

提出了一种基于共振隧穿二级管的新型边沿触发D触发器并将之用于构成二进制分频器.详细讨论了设计过程,用SPICE验证了电路的功能,并和已有的设计进行了比较.由于利用了共振隧穿二极管高度的非线性,同CMOS分频器相比,电路中元件的数量可以减少一半.     

共振隧穿器件应用电路概述——共振隧穿器件讲座(2)

在“共振隧穿器件概述”的基础上,对共振隧穿器件应用电路作了全面概括的介绍。首先对共振隧穿器件应用电路的特点、分类和发展趋势作了简述;进一步对由RTDH/EMT构成的单-双稳转换逻辑单元(MOBILE)和以它为基础构成的RTD应用电路,包括柔性逻辑、静态随机存储(SRAM)、神经元、静态分频器等电路的结构、工作原理和逻辑功能等进行了介绍。关于RTD/HEMT构成的更为复杂的电路,如多值逻辑、AD转换器以及RTD光电集成电路等将在本讲座最后部分进行讲解。     

RTD/HEMT多值逻辑(MVL)电路的PSPICE模拟

由共振隧穿二极管(RTD)与高电子迁移率晶体管(HEMT)相并联组成的结构是构成当前RTD高速数字电路常用的基本单元。由于RTD的负阻、双稳和自锁特性,由RTD/HEMT组成的逻辑电路可以大大减少器件的数目,用最少的器件完成一定的逻辑功能。本文对多值逻辑(MVL)中的文字逻辑门用PSPICE模拟软件进行了电路模拟,模拟结果与预期结果一致,并有助于指导该电路的设计。     

基于共振隧穿二极管的蔡氏电路设计研究

首次提出一种基于共振隧穿二极管的蔡氏电路.利用共振隧穿二极管(RTD)的负微分电阻特性,采用驱动点特性合成的方法,实现了蔡氏电路中的分段线性电阻,通过一组参数的选取,进而实现了蔡氏电路,并用PSpice模拟软件进行了仿真验证.相对于用传统方法实现的蔡氏电路,基于RTD的蔡氏电路具有电路结构更加简洁、便于集成的特点.     

RTD与HBT单片集成研究

设计并研制了共振隧穿二极管(RTD)与异质结双极晶体管(HBT)单片集成负阻逻辑单元。详细介绍了逻辑单元的材料结构及工艺流程的设计过程,得到了较好的负阻特性,其开启电压1V左右,峰谷比大于2∶1。同时建立了负阻逻辑单元的模型,通过Pspice模拟结果表明与实际逻辑单元特性吻合良好。     

共振隧穿电路中翻转-传输代数系统的建立

在传统数字电路天关一信号理论的基础上.提出了一个全新的基于共振隧穿RT(Resonant Tunneling)电路的翻转-传输理论,建立了适用于共振隧穿电路的翻转-传输代数系统,确定了两种联结运算,并用共振隧穿器件实现了该两种联结运算的基本电路结构.为设计共振隧穿电路特别是基本逻辑电路提供了一个全新的理论基础和系统的设计方法.     

基于共振隧穿二极管的TSRAM设计

介绍了基于共振隧穿二极管的隧穿静态随机存储器的单元结构和原理.讨论了nMOS,pMOS和CMOS作为单元里的选中管的特点,综合考虑面积和功耗后,发现nMOS是选中管的最佳选择.设计了基于RTD的TSRAM系统结构.模拟显示了这种新型存储器具有高集成度、高速和低功耗的优势.     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

基于共振隧穿二极管的TSRAM设计

介绍了基于共振隧穿二极管的隧穿静态随机存储器的单元结构和原理.讨论了n MOS,p MOS和CMOS作为单元里的选中管的特点,综合考虑面积和功耗后,发现n MOS是选中管的最佳选择.设计了基于RTD的TSRAM系统结构.模拟显示了这种新型存储器具有高集成度、高速和低功耗的优势.     

一种基于RTD和HEMT的单片集成逻辑电路

介绍了一种基于共振隧穿二极管(RTD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)的单片集成电路.采用分子束外延技术在GaAs底层上重叠生长了RTD和HEMT结构.RTD室温下的峰谷电流比为5.2∶1,峰值电流密度为22.5kA/cm2.HEMT采用1μm栅长,阈值电压为-1V.设计电路称为单稳态-双稳态转换逻辑单元(MOBILE).实验结果显示了该电路逻辑运行成功,运行频率可达2GHz以上.     

共振隧穿二极管(RTD)的物理模型——共振隧穿器件讲座(3)

介绍了共振隧穿二极管物理模型的量子力学基础,重点讲解共振隧穿两种物理模型,从不同维度隧穿的特点分析共振隧穿和非共振隧穿的区别,为以后讨论分析共振隧穿器件的特性奠定基础。