جمع كننده‌هاي SET

در اين قسمت چند جمع كننده SET ارائه مي‌گردد و اين جمع كننده‌ها از نظر فاكتورهايي چون تاخير و توان مصرفي با يكديگر مقايسه خواهند شد. در نهايت يك جمع كننده ديگر كه با استفاده از SET خازني طراحي شده نيز ارائه خواهد شد.

تكنولوژي SET را مي‌توان با استفاده از در مزيت بارز آن يعني خاصيت فشرده‌سازي فوق‌العاده زياد آن و توان مصرفي بسيار كم از ديگر تكنولوژي‌ها متمايز كرد. يكي از مواردي كه در مطالعات مربوط به SET مورد توجه مي‌باشد طراحي جمع‌كننده‌هاي SET مي‌باشد كه در نهايت طراحي‌هاي متفاوتي براي جمع كننده‌ها پيشنهاد مي‌شود. اين تفاوتها از نظر چگونگي عملكرد تعداد عناصر پايه مي‌باشند.
در سال Iwamura, 1996 يك جمع كننده SET را با استفاده از تابع اكثريت معرفي كرد. اين تابع اكثريت براساس معكوس كننده SET كه توسط Tucker پيشنهاد شده است عمل مي‌كند. جمع‌كننده مذكور شامل سه گيت اكثريت دو معكوس كننده مي‌باشد شكل (۱-a) رقم نقلي C0 توسط يكي از گيتهاي اكثريت و يكي از معكوس كننده‌ها توليد مي‌شود. حاصل جمع S نيز از تركيب بقيه گيتها حاصل مي‌شود. گيت اكثريت شامل يك آرايه از خازنهاي ورودي است و به دنبال آن يك معكوس كننده براي آستانه‌سازي.

بعداً اين ساختار توسط oya با استفاده از SEB به جاي معكوس كننده پيشنهاد شد كه با سه سيگنال كنترلي Q1,Q2,Q3 عمل مي‌كرد. هسته اصلي اين طراحي شامل سه گيت اكثريت مي‌باشد و چهار گيت ديگر به عنوان تاخيركننده يا بازهاي fan-out عمل مي‌كنند. با استفاده از اين طرح تعداد اتصالات Tonneling و تعداد خازنها كم خواهد شد. در شكل (۱-b) يك گيت اكثريت سه ورودي بر مبناي SEB در اتصالي ساخته شده است.

براي استفاده از اين ابزار به عنوان يك گيت اكثريت، Q يك پالس ساعت پله‌اي خواهد بود كه در ابتدا يك ولتاژ تحريك (۶۰mv) را اعمال خواهد كرد و بعد از آن يك ولتاژ نگهدارنده (۴۰mv) را اعمال مي‌كند. از يك ساعت سه فاز نيز براي كنترل جهت انتشار سيگنال استفاده مي‌شود. در اين طراحي تا قيد رقم نقلي I/3 يك دوره ساعت و تاخير حاصل جمع يك دوره ساعت خواهد بود.

طرح بعدي براساس منطق ترانزيستورهاي گذار است (۱-C). اين سيستم شامل در زير سيستم است كه هر كدام شامل يك گيت XOR دو ورودي است كه با SET ساخته شده است. SET زماني روشن است كه يكي از وروديها high باشد و خاموش است اگر هر دو ورودي high يا low باشد. مدار سمت چپ پياده‌سازي كه (a+b).ci است و مدار سمت راست (a+b)’.ci است و نتيجه در نهايت a+b+c خواهد بود. در اين مدار، توليد رقم نقلي پيچيده‌تر از دو مدار قبلي است.

طرح چهارم براساس گيتهاي منطق آستانه مي‌باشد كه از اتصالات تك الكتروني استفاده مي‌شود. اين طرح توسط cotofana و vassiliadis در سال ۲۰۰۲ پيشنهاد شده است. طراحي مذكور شامل دو گيت منطق آستانه است كه هركدام يك بافر نيز دارند. حاصلجمع با استفاده از TLG با اوزان (۱,۱,۱,-۲) و رقم نقلي خروجي با استفاده از يك گيت اكثريت بدست خواهد آمد. مزيت اصلي اين طرح امكان انتقال يك الكترون از طريق اتصال و توانايي پياده‌سازي ارزان منفي مي‌باشد. عيب اصلي آن نيز استفاده از بافر براي هر TLG به منظور جلوگيري از اثر دوطرفه مي‌باشد.
يك طرح جديد ديگر تيز ارائه مي‌شود كه شباهت زيادي به maj-set دارد. اين طرح سه گيت ا

كثريت و دو معكوس كننده را به دو TLG كاهش مي‌دهد. پياده‌سازي TLG شبيه به Maj است با اين تفاوت كه تعداد خازنها در TLG چهار عدد خواهد بود.
بعد از انجام شبيه‌سازي با پارامترهاي مربوط به هركدام جمع كننده‌ها و در دماي T=0K و سيگنالهاي Ci=0، b=1 و a بين (۱,۰) كه اين سويچينگ هر ۱۰ns اتفاق مي‌افتند، نتايج به ترتيب زير بدست آمده است.
شكل خروجي S براي همه جمع‌كننده‌ها در زير نشان داده شده است، با مطالعه اين نمودارها دو نكته قابل تشخيص است.
۱ـ خروجي Maj-SEB نامنظم است و به صورت دو پله‌اي خواهد بود كه به دليل دوپله‌اي بودن سايت است كه براي كنترل FA استفاده مي‌شود.
۲ـ خروجي PTL-FA نسبت به ورودي آن داراي swing كوچكي خواهد بود، به عبارت ديگر swing خروجي ۱۵mv است در حالي كه swing ورودي ۲۵mv خواهد بود.

تا كنون راهكارهاي متفاوتي براي كوچكتر كردن مقياس MOSFETها ارائه شده است. از طرفي روشهاي ساخت گوناگوني براي CMOS نيز ارائه شده است تا بتوان مقياس ساخت را به حدود نانومتر نزديك كرد كه تا اندازه ۱۰nm گزارش شده است. اما مشكلات گوناگوني براي اين عمل وجود دارد از جمله ۱ـ محدوديتهاي الكترواستاتيك ۲ـ تونلينگ سورس به درين ۳ـ حركت ناتلسا ۴ـ جريان استاتيك. بنابراين اين احتمال را بايد مدنظر قرار داد كه در آينده نزديك خواص اصلي CMOSها را با ابزارهاي جديد مثل ترانزيستورهاي تك الكتروني به صورت مشترك به كار برد. امروزه

ترانزيستورهاي تك الكترون به دليل خواص ويژه آنها كه شامل اندازه آنها در مقياس نانو، توان مصرفي بسيار پايين، رفتار منحصر بفرد نوسان ممنوعه كولب و سازگاري روشهاي ساخت آن با CMOS، به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند. اما با توجه به همه مزاياي نام برده شده بالا به نظر نمي‌رسد كه در آينده نزديك شاهد جايگزين شدن SET به جاي CMOS باشيم البته دلايل اين

موضوع را مي‌توان چنين بيان كرد: اثرات بار زمينه (اوليه)، جريان خروجي بسيار كم، جريان ؟؟؟ حرارتي بالا كه به دليل كم بودن انرژي باردار شدن خازن جزيره در تكنولوژي حاضر مي‌باشد. آشكار است كه CMOS و SET مكمل يكديگرند. به عنوان مثال SETها توان مصرفي پاييني دارند و داراي خاصيت ويژه نوسان Columb Blockade مي‌باشند، در حالي كه CMOSها داراي سرعت بالا و بهر

ه ولتاژ بالا مي‌باشند كه مي‌توانند مشكلات SET را حل كنند. بنابراين اگرچه جايگزين كردن SET به جاي CMOS در آينده نزديك محتمل نيست اما با استفاده از بكار بردن خواص هر دو به صورت همزمان مي‌توان كاربردهايي را به دست آورد كه به تنهايي با CMOS بسيار دشوار است.
۲ـ اتصالات دروني و منطق چند متواري:
نه تنها محدوديتهاي پايه‌اي SNOSFET در مقياس نانو پيشرفت آنرا تهديد مي‌كند بلكه محدوديتهاي اتصالات دروني و كوچكتر شدن آنها در مقياس نانو نيز از مشكلات اساسي است. اين كوچك شدن مقياس اتصالات دروني برخلاف كوچك شدن ترانزيستورها باعث كاهش كارايي سيستم مي‌شود. كوچك شدن اين مقياس تاحد نانو باعث بروز چالشهاي جدي خواهد شد از جمله: مشكلات مقاومتي، فرايندهاي پيچيده كنترل، قابليت اطمينان يك راه براي حل اين مشكل اين است كه

اتصالات دروني را با مقياس بزرگتر ايجاد كنيم. با اين كار كارايي اتصالات دروني زياد مي‌شود اما چگالي سيم‌كشي بالا مي‌رود. از طرفي با بزرگتر شدن chip تعداد ماژولهاي محلي به نسبت L2 رشد مي‌كنند كه L طول لبه تراشه است و تعداد اتصالات دروني در يك شبكه متصل با نرخ L2! رشد مي‌كند، با اين استراتژي هزينه ساخت بالا خواهد رفت كه خود موضوع مهمي است.

يك راه براي غلبه بر اين مشكل استفاده از منطق چند مقداري است پس اتصالات دروني است. در منطق چند مقداري، سه مقداري يا چهار مقداري و.‌.. هر خط مي‌تواند اطلاعات بيشتري را تأمين كند و بنابراين تعداد اتصالات دروني و Pinoots را مي‌توان كاهش داد. به عنوان مثال در منطق چهار مقداري مي‌توان تا ۵۰% كاهش در اتصالات دروني را نسبت به حالت باينري ايجاد كرد.
مد نيست راهكار استفاده از منطق چند مقداري بستگي به ابزار مورد نياز و مناسب براي عملكرد صحيح منطق چند مقداري دارد. پياده‌سازي اين منطق روي وينورهاي سيكيكوني با استفاده از تكنولوژي CMOS دو حالت دارد: حالت ولتاژ و حالت جريان در حالت ولتاژ با مشكل ولتاژهاي آستانه متفاوت روي يك و بند روبه‌رو هستيم و براي حالت جريان با مشكل معرف توان بالا و مشكلات

آزمايش مدار روبه‌رو هستيم.
به طور كلي براي استفاده از منطق چند مقداري با مشكل سه بار سخت‌افزار روبه‌رو هستيم.
بنابراين براي خاموش بودن SET بالايي در (۱-K)TP و روشن بودن آن در KTP وزني VDS ثابت خواهيم داشت.

با حل دستگاه بالا خواهيم داشت:

به دليل تشابه مي‌توان گفت اگر بخواهيم SET پاييني در (۱-K)T¬P ها خاموشي در KTP ها روشن باشد آنگاه بازفي VDS ثابت خواهيم داشت

براي SET پاييني مي‌توان گفت كه و خيلي بزرگتر از يك خواهند بود بنابراين:

با حل رابطه بالا مي‌توان رابطه پاييني CBU و CBL را چنين نوشت

بنابراين براي تنظيم a مقادير VBU و VBL بايد چنين باشند

با شرايط زير مدار بالا را شبيه‌سازي شده است كه در شكل Fig.3 نشان داده شده است.
در اين قسمت با استفاده از خاصيت ذاتي SET ها يعني Columb osulation طراحي توابع متقارن متناوب را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. بازني دماني Kْ ۰ مي‌توان نمودار پايداري SET را مطابق شكل رسم كرد (Fig.lcb) كه در آن بار اوله جزيدهباشند. نمودار IDS-VGS در شكل (d), lcc 1 نشان داده شده است. اثر Columb Blockcle در شكل (cc) نمايش داده شده است و نوسان كدلميبايديوريك بايد بود e/cg در شكل (cd) نمايش داده شده است. با توجه به شكل (d)1 مي‌توان ديد كه SET ها گزينه مناسبي براي پياده‌سازي توابع متناوب باشند. يك PSF تابعي متقارن(تابع متقارن تابعي است كه خروجي آن فقط مجموع ورودياي آن بستگي دارته باشد) است داراي شرط F(P)(X)=FP(X+TP) باشد كه در آن TP تناوب مي‌باشد. K را مي‌توان به شكل K=(b-a)Tp به خواهند بود. در اين شرايط مي‌توان يك pst را به طور كامل با Tp,a,k مشخص نمود.
اولين ساختار مكمل براي SET توسط Tucker پيشنهاد شد. ساختار مداري آن شبيه به ساختار معكوس‌كننده‌هاي CMOS است با اين تفاوت كه اين توپولوژي فقط يك معكوس‌كننده نيست و عملكردي فراتر از يك معكوس‌كننده خواهد داشت. با استفاده از ولتاژ ؟؟ Back-gate و ديگر پارامترها مي‌توان با اين مدار پياده‌سازي‌هاي مختلفي را اعمال كرد. در مدار Tucker ولتاژهاي BG به ترتيب VBL=VD و VBU=0 انتخاب مي‌شود براي پياده‌سازي توابع PSF بايد پارامتر بايد پارامترها و بايايي را به گونه‌اي انتخاب كنيم كه زماني vix=x آنگاه V0¬=FP(X).VD ولتاژهاي باياي به گونه‌اي انتخاب مي‌شوند كه SET بالايي در KTP روشن باشد و SET پاييني خاموش، همچنين در SET,(1-K)Tp بالايي خاموشي و SET پايين روشن باشد. در حقيقت از VBL و VBU براي تنظيم نقطه اولين گذار متيت در a و تامين اختلاف فاز KTP بين SET پاييني و بالايي استفاده مي‌شود. در اين حالت وقتي كه V تعداد پريودهاي تحت پوشش DSF باشد به طوري كه X آنگاه ساختار PSF به ترتيب زير عمل مي‌كند: اگر باز ذخيره شده در خازن خروجي مي‌باشد، qout=e يا VO=e/clنماينده منطق «۱» مي‌باشد و qout=0 يا V0=0 نماينده منطق «۰» مي‌باشد) در شرايط فوق آنگاه SET پايين روشن مي‌شود و يك الكترون به زمين منتقل مي‌شود و انتقال الكترونهاي بيشتر با قانون Columb Blacdc ممنوع مي‌شود. اگر qout=e خروجي بنا به قانون Columb Blackade درحالت پايدار خواهد ماند. بنابراين د هر در ماست خروجي همانگونه كه انتظار مي‌رود صفر خواهد شد.

حال اگر آنگاه: اگر qout=0 آنگاه ترانزيستور SET بالايي روشن مي‌شود و يك الكترون به خازن خروجي منتقل مي‌شود و انتقال الكترونهاي بيشتر توسط قانون كوليب ممنوع مي‌شود. اگر qout=e آنگاه خروجي به دليل قانون كسب پايدار مي‌ماند بنابراين همانگونه كه انتظار مي رفت خروجي «۱» خواهد بود.
دوره تناوب TP توسط CG مشخص مي‌شود. بنابراين براي تغيير پريود بايد خازن CG را تغيير داد. پارامترهاي مدار بالا را مي توان در شرايط مرزي براي SET بالايي حل كرد. مي‌توان ديد كه

از تركيب SET و MOS مي توان براي پياده‌سازي توابع منطقي كه مشخصه آنها متناوب است مي‌توان به خوبي استفاده كرد. از اين خاصيت مي‌توان براي پياده‌سازي مدارات منطقي باينري و مدارات منطق چند متواري استفاده كرد.
در SET با استقاده از يك جزيزه كوچك هادي و نوسان كمپ اختلال يك به يك الكترونها را كنترل مي‌كنيم. در شكل (a) 1 يك مدار متناوب SET شامل يك SET ، يك MOSFET و يك Load جريان ثابت I0 نشان داده شده است. SET مذكور داراي يك ورودي گيت و يك گيت كنترل است كه فاز جريان درين را كنترل مي‌كند. از يك MOSFET كه با Vgg باياي شده براي ثابت نگه داشتن ولتاژ درين SET در ولتاژ Vgg-Vth به اندازه كافي كوچك انتخاب شده تا شرايط Columb Blockade را حفظ كند.
جريان در اين مدار به صورت متناوب كم و زياد مي‌شود مگر اينكه از يك جريان ثابت Load استفاده شود. جريان فقط بستگي به ولتاژ ورودي خواهد داشت و از ولتاژ خروجي مستقل خواهد بود زيرا ولتاژ درين SET توسط MOSFET ثابت نگه داشته شده است.
اگر جريان درين به صورت صعودي افزايش يابد آنگاه به محض رسيدن به جريان I0 ، آنگاه خروجي يعني Vout با شيب بسيار زياد بلافاصله از high به Low سويچ مي‌كند. از طرفي ديگر اگر جريان نزولي درين به I0 برسدآنگاه خروجي از Low به high سويچ مي كند.
در شكل (bـ۱) و (cـ۱) باز في مقادير منطقي گسسته اين تغييرات نشان داده شده است. در جنسيت خروجي «۱» خواهد بود اگر SET خاموش باشد و «۰» خواهد بود اگر SET روشن باشد. با اعمال يك ولتاژdc مي‌توان شكل موج خروجي را به اندازه نصف دوره تناوب آن شيفت داد، اين ولتاژ dc برابر با خواهد بود كه در آن CC خازن گيت كنترل است. در خصيت همان يك منطقي مي‌باشد.
در شكل (۲) خانواده‌اي از گيتهاي SET براي پياده‌سازي منطقي باينري، چند مقداري و ميكس مد نمايش داده نشده است. به طور كلي در پيكربندي را براي ليترال متناوب SET در نظر مي‌گيريم: نوع ارل كه شامل منبع جريان ثابت مي‌باشد و نوع دوم كه حالت مكمل است (در اين حالت SETA و SETA به نحوي طراحي مي‌شوند كه سويچينگ مكمل داشته باشند). در هر دو حالت با استفاده از ولتاژ اعمالي به گيت كنترل مي‌توان فاز را تغيير داد. بنابراين دو مشخصه انتهال مختلف براي

ليترالهاي متناوب خواهيم داشت كه بستگي به پتانسيل گيت كنترل دارد. اگر منطق را باينري زفي كنيم آنگاه a=0 و a=1 متناظر خواهد بود با و x .
همچنين در شكل (۲) سه نوع مختلف از گيتهاي دو ورودي را پيشنهاد مي‌كنيم:
گيت موازي، گيت سدي، گيت مجموع. براي هر كدام از آنها نوع منبع جريان ثابت و نوع مكمل را مورد توجه قرار مي‌دهيم. گيتهاي موازي، گيت سدي، گيت مجموع. براي هر كدام از آنها نوع منبع جريان ثابت و نوع مكمل را مورد توجه قرار مي‌دهيم. گيتهاي موازي سدي توانايي پذيرش سيگنالهاي

Mr را خواهند داشت. تا به معادل هر كدام از گيتها بوسيله ليتراسهاي متناظر با OR يا AND نمايش داده شده است. يكي ديگر از خواص جالب گيتهاي سدي و موازي اين است كه مي‌توان عملكرد آنها به اساس پتانسيل گيت كنترل به نحو انعطاف‌پذيري برنامه‌ريزي كرد. به عنوان مثال منطق در مقداري را در نظر بگيرد، براي هر كدام از گيتهاي سري يا موازي چهار تابع مختلف وجود خواهد داشت كه متناظر خواهد بود با (۱،۱)و (۰،۱)و(۱،۰)و(۰،۰)=(a,b) . از طرفي گيت مجموع نيز داراي ساختاري است كه از آن مي‌توان براي جمع ولتاژ خازني استفاده كرد و گيتهاي (a=0) NOR و (a=1)XOR را پياده‌سازي كرد.
Columb Blockehc
اين قانون بر اساس انرژي باردار شدن يك خازن كوچك مي‌باشد كه امكان انتقال الكترونها را به صورت تكي مهيا مي‌كند. اگر بار Q را به خازني با ظرفيت اعمال كنيم آنگاه انرژي الكترواستاتيك EC خازن برابر خواهد بود با:

اگراين بار يك تك الكترون باشد آنگاه اين انرژي بسيار كوچك خواهد بود. اين انرژي زماني قابل توجه است كه اندازه خازن بسيار كوچك باشد. يك پياده‌سازي براي چنين خازني يك جذيره كوچك است كه از طريق در سر تونلي به دو مخزن الكترون متصل شده است. الكترونها فقط مي‌توانند از يك مخزن (Source) به مخزن ديگر (draaix) از طريق تونل‌زدن منتقل شوند. براي انتقال الكترونها نياز به يك ولتاژ باياي داريم، در ولتاژهايي كمتر از اين ولتاژ انتقال الكترونها انجام نمي‌گيرد. و جرياني نخواهيم داشت. اگر ولتاژ به اندازه كافي بزرگ باشد الكترونها مي‌توانند به جزيره وارد شوند و سپس به مخزن بعدي (درين) وارد شوند.
در حقيقت عدم وجود جريان در ولتاژهايي پايين‌تر از ولتاژ باياس آستانه را قانون Columb Blockade مي‌نامند.
پتانسيل جزيره را مي‌توان توسط يك ولتاژ كه به يك الكترود گيت اعمال مي‌شود تغيير داد. زماني كه ولتاژ روي اين الكترود تغيير مي‌كند يك نوسان متناوب در جريان بوجود مي‌آيد كه به آن نوسانات كولب مي‌گويند و داراي دوره تناوب مي‌باشد.

ابزارهاي SET بر اساس انتقال قابل كنترل تك اكترونها در بين جز ايده هادي مي كنند. هر چند اين ابزارها هنوز جاي توانند سيتورهاي سيليكوني را نگرفته است ولي خواص ويژه آسنا يعني قابليت متراكم سازي فوق العادده و توان مصرفي بسيار كم آسنا همچنان باعث پيشرفت اين علم و كار برد هر چه بيشتر آنسا شده است.
كاربرد SET ها توسط Milikan در ابتداي قرن تا حدي ارائه شد اما در مدارات solid – state تا اواخر دهه ۱۹۸۰ پياده سازي نشد. اين تاخير به دليل مشكلات ساخت چنين ابزاررهاي هادي بسيار كوچكي بود كه مي بايست نسبت به الكترودهاي ترانزيستور در جاي مناسبي قرار گيرند. اما با پيشرفت تكنيكهاي ساخت ابزارهاي نانو اين موضوع در دهه اخير تحقق يافت و با

عث پيشرفت اين موضوع شد.
در شكل ( ۱-Fig ) مفهوم اصلي simgleelectvong نشان داده شده است. فرض كنيد كه هادي بسيار كوچك كه آنرا جزيره مي ناميم در ابتدا خنثي باشد به اين معني كه تعداد مساوي ( m ) الكترون و يدوتن در شبكه كريستال آن وجود داشته باشد.
در اين حالت جزيره مذكور در اطراف خود ميدان الكتريكي قابل ملاحظه اي را توليد نمي كند و يك نيروي F تقريباً ضعيف مي توان يك الكترون را از بيون به آن اضافه كند. در بيشتر ابزارهاي تك الكتروني مي تواند يك الكترون را از بيورن به آن اضافه كند. در بيشتر ابزارهاي تك الكتروني اين تزريق الكترون از طريق تونل زدن از درون يك سد انرژي از طريق يك لايه عايق انجام مي شود.
اما بعد از اين تزريق الكترون بار خالص جزيره، Q برابر خواهد بود با (-e) و ميدان الكتريكي حاصل از اين بار ديگر الكترونسايي را كه به جزيره نزديك مي شوند تا به آن تزريق شوند را دفع مي كند.
اگر چه بار پايه در مقايسه با آنچه ما در نظر داريم بسيار كوچك است. اما ميدان ؟؟؟ نسبت عكس با ؟؟؟ اندازه جزيره دارد ولي در مقياس نانوسانترها اين ميدان تقريباً بزرگ است. تنوري پديده simgle – electon نشان مي دهد كه براي اندازه گيري دقيق تر قدرت اين اثر به جاي ميدان الكتريكي از انرژي باردار شدن استفاده شود: كه در آن C ظرفيت خازن جزيره است.
در اينجا ابزارهاي پايه تك الكتروني را ارائه خواهيم كرد:
Single – electron Box : اين ابزار ساده ترين ابزار تك الكتروني كه شامل يك جزيره كوچك است كه با استفاده از سد تونلي از يك الكترود كه منبع الكترون است جدا شده است.
مي توان يك ميدان الكتريكي خارجي را از طريق يك الكترود ديگر كه آنرا گيت مي ناميم به اين جزيره و ساختار اعمال كنيم، گيت با استفاده از يك لايه عايق كه امكان تونل زدن الكترونها در آن كم است از جزيره جدا شده است. اين ميدان التكريكي پتانسيل الكترو شيميايي جزيره را تقير مي دهد و لذا شرايط تونل زدن الكترونها را مشخص مي كند.
اين ابزار به اين ترتيب كار مي كند: با افزايش ولتاژ گيت U تعداد الكترون بيشتري به داخل جزيره وارد مي شود ( از طريق ؟؟؟ ). اين انتقال الكترون از طريق سد بين جزيره ؟؟؟ به صورت گسسته خواهد بود. اين ابزار قابليت اضافه كردن اضافه كردن و كم كردن الكترون به و از جزيره را دارد. اين خاصيت در حقيقت به دليل قانون كولمب است.
اما SEB دو مشكل اصلي دارند:
۱٫ اين ابزارها حافضه داخلي ندارند به اين معني كه تعداد الكترونهاي درونBox تابعه يكتايي است از ولتاژ U و لذا از اين ساختار به عنوان ذخيره اطلاعات نمي توان استفاده كرد.
۲٫ اين Box قابليت انتقال جويان dc را ندارد و بنابر اين يك الكترومتر بسيار حساس براي اندازه گيري بار آن مورد نياز است.
Simgle electeron Tran Box: مشكل دوم SEB ها را مي توان با روش زير حل كرد، براي اين كار مي توان اتصال تونلي SEB را شكست و بين آنها يك اختلاف پتانسيل ايجاد كرد، با اين كار يك SET تشكيل مي شود كه مهم ترين ابزار تك الكتروني مي باشد. اين ابزار شبيه به MosFET هاي معمولي است با اين تفاوت كه از يك جزيره هادي كه بين در سد تولنلي قرار دارد به جاي كانال استافاده مي شود.
مهمترين خاصيت SET اين است كه ولتاژ آستانه و جريان سوري در بين هر در تابع متناوبي از ولتاژ گيت مي باشند. در حقيقت با تغيير مما به اندازه كه در آن C0 ؟؟؟ جزيره مي باشد، باز به داخل جزيره خواهد بود و بنا بر اين تعادل بار در ؟؟؟ سد تونلي را تغيير خودهد داد كه باعث تعيين آستانه Colcmb Blockade خواهد شد.

منطق حالت ولتاژ:
اولين موقعيت استفاده از SET در حالت ولتاژ است. در اين حالت ولتاژ گيت جريان بين سروس و درين را كنترل مي كنند و درست همانند FET هاي معمولي به اين معنا كه اثرات باردار شدن در داخل ترانزيستور است و از ديد خارجي اين ترانزيستورها شبيه به يك ابزار الكترونيكي با جريان هاي چند الكتروني خواهد بود كه در آن نمايش با نيروي ؟؟؟ يك به صورت ولتاژ dc، Low و high مي باشد. اين مهفوم كمك زيادي به طراحي مدارات خواهد و مي توان جدا از خواص فيزيكي SET اين طراحي ها را انجام داد اما هميشه بايد به يك نكته توجه كرد و آن وابستگي جريان سورس در

اين ولتاژ ؟؟؟ است. براي يك طراحي مدارات ديجيتال اين موضوع هم مزايايي دارد و هم معايبي.
از طرفي خاصيت جالب SET ها اين امكان را م دهد ( alter nating Trumcondcctm ) كه بتوان مدارات مكمل را با استفاده از يك نوع ترانزيستور ساخت. از طرف ديگر امكان كپي كردن طراحي هاي FET در SET به طور كامل وجود ندارد و حتي براي رسيدن به فاكتورهاي مورد نظر در طراح

ي گاهي بايد ساده ترين گيتها را نيز با شرايط جديد طراحي كرد. اين مدارات در محدوده وسيعي عملكرد مناسبي خواهند داشت اما عملكرد آسنا تحت تأثير بسيار زياد پديده نوسانات دمايي خواهد بود. براي غلبه بر اين مشكل راهساي پيشنهاد شده اما اين راهكارها مستلزم رسيدن اندازه جزيره به اندازه كمتر از ۱nm است كه كار بسيار مشكل و پيچيده اي مي باشد.
يكي از معايب ذاتي مدارات حالت ولتاژ اين است كه هيچ كدام از ترانزيستورها به طور كامل بسته ( خاموش ) نخواهند شد و بنابراين يك جريان اسيتايي خشتي خواهيم داشت كه از مرتبه مي باشد. توان ؟؟؟ ناشي از اين مسأله در مورد ابزارهايي بزرگ كه در دماهاي هليوم كار مي كنند قابل صرفنظر كردن است.

اما در دماي اتاق اين توان مصرفي به ازاي هر ترانزيستور برابر با خواهد بود. اگر چه اين توان بسيار كم است اما در مدارات با تراكم بالا قابل ملاحظه خواهد بود و از اين نظر نسبت به CMOS ضعيف تر عمل مي كند.