【摘 要】
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作为基本逻辑单元的触发器,被广泛的使用在数字电路的时钟网络之中,降低触发器的功耗对于整个数字系统都是意义重大的,而降低功耗最直接的方法,就是降低工作电压,随着器件的尺寸缩小,随意降低电源电压是不可取的,这种做法会产生许多衍生的问题。在超低功耗的领域中,金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）技术
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作为基本逻辑单元的触发器,被广泛的使用在数字电路的时钟网络之中,降低触发器的功耗对于整个数字系统都是意义重大的,而降低功耗最直接的方法,就是降低工作电压,随着器件的尺寸缩小,随意降低电源电压是不可取的,这种做法会产生许多衍生的问题。在超低功耗的领域中,金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）技术开始碰到瓶颈,由于MOSFET在低功耗方面的限制,在亚阈值工作电压下进一步降低功耗仍然是十分有限的。而隧穿场效应晶体管（Tunnel Field Effect Transistor,TFET）具有较低的阈值电压,所以基于TFET的触发器可以在低电压下工作,从而使触发器的功耗得以有效降低。综上所述,本文设计了一种适用于TFET器件的主从式触发器（TFMS）。论文主要工作如下:一、论文首先介绍了当前MOSFET在低功耗领域的限制以及TFET器件在低功耗方面的优势,其次通过电流特性的仿真,介绍了TFET的单向性和会产生正偏p-i-n电流的特性,而这会对触发器的数据稳定性产生影响。最后重点分析了TFET的这些特性对各种类型的触发器的影响。二、在掌握了TFET特性对触发器数据稳定性影响的前提下,采用钟控反相器结构在TFET器件下完成主从触发器TFMS的设计。该触发器有如下优点:1)利用时钟控制的反相器结构,增强数据传输的稳定性;2)消除了正偏p-i-n电流对数据传输稳定性的影响;3)利用产生反馈结构来更好的锁存数据,使传输波形更为平滑。三、对设计的TFMS进行电路性能的仿真,通过仿真和对比,在工作电压为0.6V时,TFMS相较于TCFF、STFF和S~2CFF等触发器,分别降低了19%、84.75%和32.68%的动态功耗,TFMS相较于TCFF和STFF分别降低了44.12%和34.22%的静态功耗,而且在端口值（D,CLK,Q）为100时,TFMS的静态功耗是所有对比的触发器里面最低的。此外,相比于MOSFET实现的TFMS,基于TFET器件的TFMS时钟功耗与静态功耗分别降低了73.6%和59.1%,展示了TFET器件在低功耗领域的优势。
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