[发明专利]一种基于单极型晶体管的输出反馈逻辑电路及芯片

说明书

本发明公开了一种基于单极型晶体管的输出反馈逻辑电路及芯片，其中输出反馈逻辑电路包括：第一晶体管的源极与下拉单元的第一端连接，且作为输出反馈逻辑电路的输出端，输入控制开关的第一端与输出控制开关的第一端之间的连接点与第一晶体管的栅极连接；输入控制开关的控制端连接至信号输入端，输入控制开关的第二端与输出反馈逻辑电路的输出端连接；输出控制开关的控制端与输出反馈逻辑电路的输出端连接；下拉单元的控制端连接至信号输入端，下拉单元的第一端与输出反馈逻辑电路的输出端连接。本发明的输出反馈逻辑电路仅由单极型晶体管组成；该输出反馈逻辑电路与传统的设计相比，电路复杂度更低，可广泛应用于半导体集成电路领域。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种基于单极型晶体管的输出反馈逻辑电路及芯片。

背景技术

传统的刚性电子与可弯曲的日常生活物品(例如纸张，胶带，人体和纺织品)之间存在实际应用上的困难。我们可以通过大面积柔性电子技术来解决此问题。这些大面积柔性电子技术提供了可弯曲性，重量轻，超薄尺寸，透明度，可拉伸性，大面积适用性，低成本以及其他一些吸引人的功能。

然而，目前大部分柔性电子技术仅能提供高性能的单极型(纯n型或纯p型)器件。例如，a-Si TFT技术，氧化物TFT技术主要器件类型为n型晶体管；而有机TFT技术，碳纳米管技术主要器件类型则为p型晶体管。因此，通常情况下，柔性电子电路仅能基于单极型晶体管实现，这意味着传统CMOS电路设计技术不再适用，相比成熟的CMOS集成电路设计技术，柔性集成电路的设计面临很多挑战。

本发明仅以纯n型电路为例进行讨论，对于纯p型电路，只需将电路上下翻转即可，因此不再做详述。

基于单极型器件的基础逻辑门电路，目前常用的设计有两种：伪CMOS技术和电容自举技术。图1给出了伪CMOS反相器结构。图2给出了电容自举反相器结构。从电路复杂度角度，伪CMOS技术需要两路电源，电容自举技术则需要自举电容，这无疑增大了电路复杂度。从功耗角度，当输入为高电平时，上拉晶体管和下拉晶体管都不能完全关断，因而具有较大的漏电流，导致静态功耗不为零。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本发明的目的是提供一种基于单极型晶体管的输出反馈逻辑电路及芯片。

本发明所采用的第一技术方案是：

一种基于单极型晶体管的输出反馈逻辑电路，包括上拉单元、下拉单元、输入控制开关和输出控制开关，所述上拉单元包括第一晶体管；

所述第一晶体管的漏极与电源端连接，所述第一晶体管的源极与所述下拉单元的第一端连接，且作为所述输出反馈逻辑电路的输出端，所述输入控制开关的第一端与所述输出控制开关的第一端之间的连接点与所述第一晶体管的栅极连接；

所述输入控制开关的控制端连接至信号输入端，所述输入控制开关的第二端与所述输出反馈逻辑电路的输出端连接；

所述输出控制开关的控制端与所述输出反馈逻辑电路的输出端连接，所述输出控制开关的第二端与电源端连接；

所述下拉单元的控制端连接至所述信号输入端，所述下拉单元的第一端与所述输出反馈逻辑电路的输出端连接，所述下拉单元的第二端连接至接地端；

所述输出反馈逻辑电路包括反相器电路、多输入或非门电路或者多输入与非门电路的至少之一。

进一步，所述输出控制开关采用一个晶体管制成。

进一步，所述单极型晶体管为n型晶体管，所述输出反馈逻辑电路为反相器电路，所述下拉单元包括第二晶体管，所述输出控制开关包括第三晶体管，所述输入控制开关第四晶体管；

所述第二晶体管的漏极与所述输出反馈逻辑电路的输出端连接，所述第二晶体管的栅极连接至信号输入端，所述第二晶体管的源极连接至接地端；