傳統的MOSFET晶體管是幾乎所有現代電子產品的基本構件，但它們遠非完美的器件。首先，它們是非線性器件，使設計和分析變得復雜。此外，在這些晶體管中，器件的數字和模擬操作都由柵極電極上的外加電壓控制。
在數字意義上，電壓用于開啟或關閉晶體管。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，例如跨導和增益。
多模態晶體管
為了消除MOSFET晶體管的非理想性，薩里大學的研究人員設計了一種新型晶體管。新晶體管被稱為多模態晶體管Multimodal Transistor （MMT），其創新布局提供了巨大的上行潛力。
在其基本結構中，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）。與傳統的MOSFET一樣，源極和漏極由半導體材料隔開，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體的導通狀態。
該架構的獨特之處在于，CG1專門控制電流水平，而CG2專門控制設備的開/關狀態，而不會影響電流大小。這種結合了模擬注入和數字開關的功能使該設備異常靈活。
以下是三個測試案例，展示了該設備在通用源配置中的功能。
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有效地關閉了傳導通道，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上的電壓明確設定的。
該成果發表在《 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系。這種能力為工程師提供了前所未有的設計自由度，并可能導致更簡單的設計，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，該器件的開關速度和對工藝變化的容忍度提高了十倍。此外，MMT的模擬/數字多功能性為薄膜技術帶來了新的機遇，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
