一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器制造技术

本实用新型专利技术属于电力电子技术领域，公开了一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，包括第一CNTFET管、第二CNTFET管、第三CNTFET管、第四CNTFET管、第五CNTFET管、第一反相器和第二反相器。通过五个碳纳米管场效应晶体管和两个反相器即可实现D触发器的功能，大大减少了碳纳米管场效应晶体管的使用数量，进而降低整个D触发器的电流和功耗，输入数据只需要通过一个碳纳米管场效应晶体管，减少了延迟时间，运行速度快。并且，基于使用了碳纳米管场效应晶体管，整个D触发器所需的布局面积也可以减少，进而缩小D触发器的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器
本技术属于电力电子
，涉及一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器。
技术介绍
在过去的几十年里，科学家们一直试图优化电子设备的性能，尤其是它们的两个重要特性：使设备缩小到摩尔级别和降低功耗。触发器被认为是超大规模集成电路的基本元件之一，因此，许多电子设备的性能可以通过改善触发器的特性来提高。D触发器通常用于高速设备中，这是由于他们的单一锁存器结构，相比传统的主从触发器吸引了更多的注意，在这些设计中，D触发器在低功耗和缩小设备方面最具前景。大多数D触发器设计基于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但基于CMOS技术有一定局限性。近年来，人们提出了一些取代CMOS技术的想法，如绝缘体上硅场效应晶体管，但是这些替代方案设计出的D触发器均存在功耗较高的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中现有D触发器的功耗较高的缺点，提供一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，其特征在于，包括第一CNTFET管、第二CNTFET管、第三CNTFET管、第四CNTFET管、第五CNTFET管、第一反相器和第二反相器；第一CNTFET管的源极和第二CNTFET管的源极均连接电源，第一CNTFET管的漏极连接第三CNTFET管的源极，第一CNTFET管的栅极接地；第二CNTFET管的栅极连接第一CNTFET管的漏极和第二CNTFET管的源极之间的连接线，第二CNTFET管的漏极连接第五CNTFET管的漏极；第三CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的源极，第三CNTFET管的漏极连接第四CNTFET管的源极；第四CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的栅极，第四CNTFET管的漏极接地；第五CNTFET管的漏极与第一反相器的输出端和第二反相器的输入端均连接，第一反相器的输入端和第二反相器的输出端连接。本技术进一步的改进在于：所述第一CNTFET管和第二CNTFET管为P型CNTFET管，第三CNTFET管、第四CNTFET管和第五CNTFET管为N型CNTFET管。所述第一CNTFET管内碳纳米管的数量为7个，所述第二CNTFET管内碳纳米管的数量为8个，所述第三CNTFET管内碳纳米管的数量为7个，所述第四CNTFET管内碳纳米管的数量为7个，所述第五CNTFET管内碳纳米管的数量为8个。所述第一CNTFET管内碳纳米管的直径为0.86nm，所述第二CNTFET管内碳纳米管的直径为0.62nm，所述第三CNTFET管内碳纳米管的直径为0.86nm，所述第四CNTFET管内碳纳米管的直径为0.86nm，所述第五CNTFET管内碳纳米管的直径为1.5nm。所述第一CNTFET管和第二CNTFET管的长度为5nm。所述第三CNTFET管、第四CNTFET管和第五CNTFET管的长度为16nm。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：通过设置五个CNTFET管和两个反相器即可实现D触发器的功能，相较于现有D触发器的设计，极大的减少了晶体管的使用数量，进而在很大程度上降低了整个D触发器的电流和功耗，实现D触发器的低功耗设计。通过第一CNTFET管和第二CNTFET管的节点进行放电，优化了放电路径，并且输入数据信号只需要通过第五CNTFET管，这样极大的减少了延迟时间，提升了运算速度，减少从逻辑值“0”到“1”的过渡时间。同时，基于采用的CNTFET管的结构特性，提高了D触发器的效率性能，并且整个D触发器所需的布局面积也可以减少，进而缩小整个D触发器的设备体积。综上所述，本技术结构简单，便于实现，功耗低，运算速度快，设备整体体积小，成本低。进一步的，给出了碳纳米管的数量和使用的碳纳米管的直径，碳纳米管的参数可以影响CNTFET的输出，在该参数组合方式下，这些碳纳米管场效应晶体管不仅能够正确的充当D触发器，而且设备的总功耗也得到了尽可能的降低。附图说明图1为本技术D触发器的电路拓扑图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本技术做进一步详细描述：参见图1，本技术基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，包括第一CNTFET管P1、第二CNTFET管P2、第三CNTFET管N1、第四CNTFET管N2、第五CNTFET管N3、第一反相器I1和第二反相器I2；CNTFET管即碳纳米管场效应晶体管。第一CNTFET管P1的源极和第二CNTFET管P2的源极均连接电源，第一CNTFET管P1的漏极连接第三CNTFET管N1的源极，第一CNTFET管P1的栅极接地；第二CNTFET管P2的栅极连接第一CNTFET管P1的漏极和第二CNTFET管P2的源极之间的连接线，第二CNTFET管P2的漏极连接第五CNTFET管N3的漏极；第三CNTFET管N1的栅极连接第五CNTFET管N3的源极，第三CNTFET管N1的漏极连接第四CNTFET管N2的源极；第四CNTFET管N2的栅极连接第五CNTFET管N3的栅极，第四CNTFET管N2的漏极接地；第五CNTFET管N3的漏极与第一反相器I1的输出端和第二反相器I2的输入端均连接，第一反相器I1的输入端和第二反相器I2的输出端连接。其中，第一CNTFET管P1和第二CNTFET管P2为P型CNTFET管，第三CNTFET管N1、第四CNTFET管N2和第五CNTFET管N3为N型CNTFET管。本实施例中，第一CNTFET管P1内碳纳米管的数量为7个，第二CNTFET管P2内碳纳米管的数量为8个，第三CNTFET管N1内碳纳米管的数量为7个，第四CNTFET管N2内碳纳米管的数量为7个，第五CNTFET管N3内碳纳米管的数量为8个。第一CNTFET管P1内碳纳米管的直径为0.86nm，第二CNTFE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，其特征在于，包括第一CNTFET管、第二CNTFET管、第三CNTFET管、第四CNTFET管、第五CNTFET管、第一反相器和第二反相器；/n第一CNTFET管的源极和第二CNTFET管的源极均连接电源，第一CNTFET管的漏极连接第三CNTFET管的源极，第一CNTFET管的栅极接地；第二CNTFET管的栅极连接第一CNTFET管的漏极和第二CNTFET管的源极之间的连接线，第二CNTFET管的漏极连接第五CNTFET管的漏极；第三CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的源极，第三CNTFET管的漏极连接第四CNTFET管的源极；第四CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的栅极，第四CNTFET管的漏极接地；第五CNTFET管的漏极与第一反相器的输出端和第二反相器的输入端均连接，第一反相器的输入端和第二反相器的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，其特征在于，包括第一CNTFET管、第二CNTFET管、第三CNTFET管、第四CNTFET管、第五CNTFET管、第一反相器和第二反相器；
第一CNTFET管的源极和第二CNTFET管的源极均连接电源，第一CNTFET管的漏极连接第三CNTFET管的源极，第一CNTFET管的栅极接地；第二CNTFET管的栅极连接第一CNTFET管的漏极和第二CNTFET管的源极之间的连接线，第二CNTFET管的漏极连接第五CNTFET管的漏极；第三CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的源极，第三CNTFET管的漏极连接第四CNTFET管的源极；第四CNTFET管的栅极连接第五CNTFET管的栅极，第四CNTFET管的漏极接地；第五CNTFET管的漏极与第一反相器的输出端和第二反相器的输入端均连接，第一反相器的输入端和第二反相器的输出端连接。


2.根据权利要求1所述的基于碳纳米管场效应晶体管的低功耗D触发器，其特征在于，所述第一CNTFET管和第二CNTFET管为P型CNTFET管，第三CNTFET管、第四CNTFET管和第五CNTFET管为N型CNTFET管。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈景文，王培瑞，周光荣，张文倩，肖妍，罗熠文，周媛，李晓飞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61