传统的MOSFET晶体管是几乎所有现代电子产品的基本构建基础,但它们远非完美的设备。对于初学者来说,它们是非线性设备,使设计和分析变得复杂。此外,在这些晶体管中,设备的数字和模拟操作都由栅极电极处的施加电压控制。
从数字意义上讲,电压用于打开或关闭晶体管。从模拟的意义上讲,更具体地说的栅极电压,闸门电压设置了许多特性,例如跨导和增益。
多模式晶体管
受到启发去除MOSFET晶体管的非理想性,萨里大学的研究人员设计了一种新型的晶体管。新晶体管被称为多模式晶体管(MMT),具有创新的布局,具有巨大的上升潜力。
在其基本结构中,MMT由四个端子组成(不包括身体):一个源,排水和两个控制门(CG1和CG2)。像常规MOSFET一样,源和排水被半导体材料分离,而对照门通过绝缘层隔开。
坐在源上方,CG1提供了控制注入设备的电荷数量(即电流量)的手段。通道控制栅极CG2位于源填充间隙上方,并在源和排水之间切换半导体的传导状态。
MMT布局。屏幕截图使用萨里大学
该体系结构的独特方面是CG1专门控制当前级别,而CG2专门控制设备的ON/OFF状态,而不会影响电流流量的幅度。这种组合的模拟注入和数字开关使设备具有极高的用途。
多模式晶体管的三种配置
下面显示的是三个测试用例,可以在通用源配置中证明该设备的功能。
MMT的三个测试用例。屏幕截图使用萨里大学
从左到右看,第一个示例显示了应用于CG2的正电压,并将地面应用于CG1。在这里,在CG2处的电压打开了排水和源之间的导电通道。但是,即使存在很大的VD,在没有正CG1电压的情况下,电流也不会流动。
在下一个示例中,将正电压应用于CG1,并将地面应用于CG2。接地CG2有效地关闭了传导通道,因此没有电流会流过通道。
最后,第三个示例显示了CG1和CG2在何处施加了正电压。在此示例中,电流将越过通道。该电流的幅度是通过CG1上的电压明确设置的,没有其他。
晶体管作为线性设备
这项研究,即出版于先进的智能系统,很重要,因为MMT代表一个线性设备的晶体管。这意味着输出和输入之间存在线性依赖性。这种能力为具有前所未有的设计自由提供了工程师,并且可能会导致更简单的设计,需要更少的分析和更少的晶体管 - 较少的晶体管意味着较小的面积和更高的收益率。
研究人员还声称,该设备的开关速度和过程变化的耐受性提高了十倍。此外,MMT的模拟/数字多功能性引入了薄膜技术的新机会,包括用于边缘集成处理的紧凑电路和能节能的模拟计算。
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