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【6h】

基于单电子晶体管的仿真方法及电路设计研究

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摘要

纵观SET 及数字应用的研究现状，对SET 特别是双栅极或多栅极SET 的原理、I-V 特性、SPICE宏模型和基于SET 的数字电路、设计研究不仅具有非常重要的科学意义，而且具有很大的应用潜力。 本文的主要工作包括SET 及其I-V 特性数学建模和SPICE 宏模型建立、基于SET 的数字电路设计与仿真和基于SET 的模拟电路设计与仿真等三部分组成。 第一章为绪论，第七章为结论和展望，其它各章的主要内容有： 第二章： 单电子晶体管及仿真方法 本章基于单电子正统理论，阐述了SET 的结构、原理和特性，介绍了解主方程、蒙特卡洛和SPICE宏模型等三种仿真方法的具体实现过程,并就其优缺点进行了比较。 第三章： 单电子晶体管I-V 特性数学建模及SPICE 宏模型建立 本章基于单电子正统理论，改进了SET 的一个数学算法模型(准分析模型)，分析了SET 的I-V 特性和跨导特性。依据SET 的一个数学分析模型，提出了它的SPICE 宏模型，该模型由一个电压控制电流源、一个电压控制电压源和一个控制电压源构成。与准分析模型比较，该宏模型准确地表现了SET的I-V 特性。 第四章： 基于单电子晶体管的全加器设计 本章基于SET 的库仑振荡特性和MOS 管数字电路设计原理，首先分析了SET 反相器，改进了SET的BDD 单元，进而提出了基于互补型和BDD 的两类SET 逻辑门电路，最后得出了基于互补型和BDD的两种全加器电路结构。 第五章： 基于单电子晶体管的寄存器、移位寄存器和ROM 设计 本章基于SET 的互补特性，提出了四种触发器电路结构，进而得出了以D 触发器为单元的寄存器和移位寄存器。基于MOS 管ROM 的电路结构，设计出了一种ROM 电路结构，并对其进行了改进。 第六章： 基于单电子晶体管的模拟电路设计 本章基于SET 神经元，实现了3*3 细胞神经元。讨论了基于SET 的高速模数转换/数模转换（ADC/DAC），提出了3 位CMOS/SET 的A/D 转换电路，并对其进行了仿真。

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