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随着电子电路集成度的增加，器件的散热和量子效应将成为主要阻碍电路集成规模发展的因素。单电子器件利用半导体的量子效应，通过对单个电子的操控实现电路的功能，从而能达到低功耗大规模集成，并且避免了器件的量子效应对电路集成度的影响。目前，各国都开始了对单电子器件的研究，90年代日本在实验室中已经研制出室温下工作的单电子晶体管。然而，单电子器件仍然存在着对温度敏感，参数起伏不一致等缺陷。在工艺和电路连接上克服单电子器件的缺陷，研究有效的单电子电路仿真工具和方法对超大规模集成电路的发展具有重要意义。此外，针对单电子器件的特性，用有效的组织形式构建鲁棒性的单电子电路也是有待研究的问题。
本文主要分析了单电子电路和神经网络的工作机理，在研究现有单电子电路仿真方法的基础上进一步进行单电子电路的仿真研究；用细胞神经网络进行鲁棒性单电子电路的构建，并分析和研究了单电子电路在图像处理方面的应用。
文章，分析了单电子电路的PSPICE模型，在此基础上用Matlab对单电子器件的库仑阻塞效应进行了模型构建和仿真。其次，分析了神经网络的特性和工作原理，用神经网络构建了鲁棒性单电子电路，并进行了仿真验证。最后，文章用细胞神经网络单电子电路方法进行图像轮廓检测，并与其他方法进行对比验证，并在不同噪声情况下进行对比实验，进一步证实了单电子电路广阔的应用前景。