英國薩里大學(xué)的研究人員已經(jīng)研制出一種新型晶體管，這種晶體管具有線性特性，并具有巨大的優(yōu)勢。

　　傳統(tǒng)的MOSFET晶體管是幾乎所有現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基本構(gòu)件，但它們遠(yuǎn)非完美的器件。首先，它們是非線性器件，使設(shè)計和分析變得復(fù)雜。此外，在這些晶體管中，器件的數(shù)字和模擬操作都由柵極電極上的外加電壓控制。

　　在數(shù)字意義上，電壓用于開啟或關(guān)閉晶體管。在模擬意義上，柵極電壓，更具體地說是柵極至源極電壓，具有許多特性，例如跨導(dǎo)和增益。

　　多模態(tài)晶體管

　　為了消除MOSFET晶體管的非理想性，薩里大學(xué)的研究人員設(shè)計了一種新型晶體管。新晶體管被稱為多模態(tài)晶體管Multimodal Transistor （MMT），其創(chuàng)新布局提供了巨大的上行潛力。

　　在其基本結(jié)構(gòu)中，MMT由四個端子（不包括本體）組成：源極、漏極和兩個控制柵極（CG1和CG2）。與傳統(tǒng)的MOSFET一樣，源極和漏極由半導(dǎo)體材料隔開，而控制柵極則由絕緣層隔開。

　　CG1位于源極上方，用于控制注入電荷量（即電流量）。溝道控制門CG2位于源-漏間隙上方，在源極和漏極之間切換半導(dǎo)體的導(dǎo)通狀態(tài)。

　　MMT布局

　　該架構(gòu)的獨特之處在于，CG1專門控制電流水平，而CG2專門控制設(shè)備的開/關(guān)狀態(tài)，而不會影響電流大小。這種結(jié)合了模擬注入和數(shù)字開關(guān)的功能使該設(shè)備異常靈活。

　　多模態(tài)晶體管的三種配置

　　以下是三個測試案例，展示了該設(shè)備在通用源配置中的功能。

　　MMT的三個測試案例

　　從左至右看，第一個示例顯示了施加到CG2的正電壓、CG1接地。這里，漏極和源極之間的導(dǎo)電通道被CG2的電壓接通。但即使有很大的VDS，在沒有CG1正電壓的情況下，電流也不會流動。

　　在第二個示例中，對CG1施加正電壓，CG2接地。接地CG2有效地關(guān)閉了傳導(dǎo)通道，因此不會有電流流過該通道。

　　最后，第三個例子顯示CG1和CG2都施加了正電壓。在這個例子中，電流將流過通道。該電流的大小是由CG1上的電壓明確設(shè)定的。

　　晶體管作為線性器件

　　該成果發(fā)表在《 Advanced Intelligent Systems》上，此項研究究非常重要，因為MMT代表的是線性器件晶體管。這意味著輸出和輸入之間存在線性依賴關(guān)系。這種能力為工程師提供了前所未有的設(shè)計自由度，并可能導(dǎo)致更簡單的設(shè)計，需要更少的分析和更少的晶體管--更少的晶體管意味著更少的面積和更高的良率。

　　研究人員還聲稱，該器件的開關(guān)速度和對工藝變化的容忍度提高了十倍。此外，MMT的模擬/數(shù)字多功能性為薄膜技術(shù)帶來了新的機遇，包括用于邊緣集成處理的緊湊型電路和高能效的模擬計算。

　　論文鏈接：

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202000199#aisy202000199-fig-0001