随着晶体管尺寸的缩小,集成电路制造业的光刻技术正面临更大的挑战,CMOS工艺正在接近其物理极限,而陷于目前电路仍大都使用了CMOS工艺的晶体管的窘境,探索基于新工艺和新器件的后CMOS时代技术成为当务之急。双栅工艺的场效应管是近年来提出的一种新颖场效应管器件,双栅场效应管的出现为提高电路集成度和降低电路功耗提供了新的途径。但新工艺、新材料带来的问题之一就是传统的设计理论已渐渐不再适用,缺乏系统的设计方法限制了其实用化进程。本文以双栅场效应管为研究对象,通过对传统的基于单栅场效应管的开关-信号理论的分析,根据双栅场效应管的特性,建立了一种面向双栅场效应管的开关-信号设计方法,并以此来指导双栅电路的设计,从而对传统的门级电路提出新的双栅结构用以提高电路的性能。设计实例表明,与传统设计方法相比,以双栅场效应管搭建的,基于双栅场效应管的开关-信号理论设计的数字电路结构更为简单,且在晶体管数量、功耗和延时上都具有一定的优势。本文可以分为以下几个部分:1、建立场效应管的开关-信号模型:寻找合适的双栅场效应管物理模型,分析模型的具体工作方式,建立场效应管的开关-信号模型来描述单个场效应管的行为。2、面向双栅场效应管建立开关-信号理论:讨论现有电路开关级的设计方法,在分析传统CMOS工艺的单栅开关-信号理论的基础上,建立了一种面向双栅场效应管的开关-信号设计方法。并以此来指导双栅电路的开关级设计。具体表现为通过开关-信号表达式的变换以及元件的函数模型与双栅场效应管物理模型之间的一一对应关系,由逻辑函数推导出最终所需的双栅电路,从而对传统的门级电路提出新的低功耗结构。3、面向双栅开关-信号的设计方法指导下的电路设计:以实际的电路为例,首先按要求写出函数的逻辑表示,并根据逻辑表示推导出函数的开关级表示,进而根据面向双栅场效应管的开关-信号理论对开关-信号表达式进行一步步的化简,最终得出所需的双栅电路。实验结果表明,最终得到的双栅电路相较与现有的电路结构更为简单,在功耗和延时等方面上都具有一定的优势。4、探索双栅场效应管在不同使用方式下,表现出不同的性质,引入属于双栅场效应管的亚导通状态。调节输出负载,使输出电压表现出0,0.5,1三种状态,根据亚导通状态的性质,以双栅场效应管为核心进行二值到三值逻辑转换电路的设计。设计实例表明了,双栅场效应管为破解多值逻辑研究缺少合适的多值信号发生器这一瓶颈问题提供条件。