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电动汽车驱动 ★ 5.0

具有可调中间态的P型三值逻辑MOSFET

P-Type Ternary Logic MOSFET With Tunable Middle State Using Bidirectional Threshold Switching

作者 Jeong-A Han · Jung-Woo Lee · Joon-Kyu Han · Do-Wan Kim · Do-Hoon Lee · Yang-Kyu Choi
期刊 IEEE Electron Device Letters
出版日期 2024年11月
技术分类 电动汽车驱动
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 p型三值逻辑MOSFET 互补标准三值反相器 阈值开关 可调中间态 三值逻辑系统
语言:

中文摘要

本文展示了一种 p 型三值逻辑金属氧化物半导体场效应晶体管(P - TMOS),它是此前报道的 n 型三值逻辑金属氧化物半导体场效应晶体管(N - TMOS)的互补器件,而互补标准三值反相器的构建一直缺少该器件。P - TMOS 由一个 PMOS 和一个 n 型阈值开关(TS)串联组成。虽然 PMOS 决定了三值逻辑器件的类型,但 TS 尽管是 n 型器件,却同时具备 n 型和 p 型特性,使其具有双向性,并在三值逻辑中拥有可调节的中间状态。这种可调节的中间状态对于平衡噪声容限和控制功耗 - 延迟积具有吸引力。基于能够进行大规模制造的成熟互补金属氧化物半导体(CMOS)技术,基于硅的 P - TMOS 有助于三值逻辑系统的实际应用。

English Abstract

A p-type ternary logic MOSFET (P-TMOS), which serves as the counterpart to a previously reported n-type ternary logic MOSFET (N-TMOS) but has been missing for the construction of a complementary standard ternary inverter, is demonstrated. The P-TMOS consists of a PMOS and an n-type threshold switch (TS) connected in series. While the PMOS determines the type of the ternary logic device, the TS, despite being an n-type device, provides both n-type and p-type characteristics, making it bidirectional with a tunable middle state in ternary logic. This tunable middle state is attractive for balancing noise margin and controlling power-delay product. By leveraging mature CMOS technology capable of large-scale fabrication, the Si-based P-TMOS facilitates the practical implementation of a ternary logic system.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项P型三态逻辑MOSFET技术为我们的核心产品带来了值得关注的创新方向。该技术通过PMOS与n型阈值开关的串联结构,实现了可调谐的中间态,补全了三态逻辑互补体系,这对我们的光伏逆变器和储能系统的控制电路优化具有潜在应用价值。

在光伏逆变器领域,三态逻辑器件可为功率开关控制电路提供更精细的状态管理。相比传统二进制逻辑,三态逻辑能在相同芯片面积上实现更高的信息密度,这对于提升逆变器MPPT算法的运算效率和降低控制系统复杂度具有积极意义。特别是其可调谐中间态特性,有助于优化噪声容限和功率延迟乘积的平衡,这对提高系统在复杂电磁环境下的可靠性至关重要。

对于储能系统的电池管理系统(BMS),三态逻辑可实现更紧凑的电压监测和均衡控制电路设计,潜在降低系统成本和体积。该技术基于成熟的CMOS工艺,具备大规模制造能力,这与我们追求高性价比解决方案的战略相契合。

然而,技术挑战不容忽视。当前该技术仍处于器件验证阶段,距离工业级应用尚需解决系统级集成、温度稳定性、长期可靠性等问题。对阳光电源而言,建议采取跟踪观察策略:短期内关注其在数字控制芯片中的应用进展,中长期可考虑与研发机构合作,探索在特定应用场景下的定制化开发,为下一代高集成度功率电子系统储备技术路径。