Co je to epitaxiální tranzistor?
Epitaxiální tranzistor je předchůdcem pro mnoho moderních polovodičových zařízení. Standardní tranzistor používá tři kusy polovodičového materiálu spojujícího se přímo. Epitaxiální tranzistory jsou podobně jako standardní tranzistor, kromě toho, že mají velmi tenkou filmovou vrstvu čistého, nenabitého polovodičového materiálu uloženého mezi tranzistorovými řezy, aby je izolovaly od sebe. To výrazně zlepšuje rychlost a výkon zařízení. Křemík pro tyto kousky je smíchán s přísadou, která jim dává elektrický náboj. U tranzistoru typu NPN, průmyslového standardu, jsou dva kusy negativně nabité, zatímco třetí je pozitivně nabitý.
Pro stavbu tranzistoru jsou tři kusy křemíku spojeny s pozitivně nabitý kus sendvičovaný mezi dvěma negativně nabitými kusy. Jakmile jsou tyto kousky spojen dohromady, výměna ELectrons se vyskytuje na dvou místech, kde se kusy setkávají, nazývané křižovatky. Výměna elektronů pokračuje ve křižovatkách, dokud není splněna rovnováha mezi negativními a pozitivními náboji. Po vyvážení elektrických nábojů již tyto dvě oblasti nemají vůbec žádné náboje a nazývají se depleční regiony.
Oblasti vyčerpání v tranzistoru určují mnoho provozních charakteristik zařízení, jako je například to, jak rychle může zařízení změnit stavy, nazývané přepínání a při jakém napětí bude zařízení provádět nebo selhat, nazývá se jeho poruch nebo lavinové napětí. Protože metoda vytváření deplečních oblastí ve standardních tranzistorech se děje přirozeně, nejsou optimálně přesné a nelze je ovládat, aby se zlepšila nebo změnila jejich fyzickou strukturu, kromě změny síly náboje původně přidaného do křemíku. Po celá léta měly germaniové tranzistory vynikající rychlosti přepínánín ve srovnání s křemíkovými tranzistory jednoduše proto, že germaniový polovodič měl tendenci přirozeně tvořit přísnější oblasti vyčerpání.
V roce 1951 vytvořili Howard Christensen a Gordon Teal z Bell Labs technologii, kterou jsme nyní nazvali epitaxiální depozicí. Tato technologie, jak název napovídá, by mohla ukládat velmi tenký film nebo vrstvu materiálu na substrát stejného materiálu. V roce 1960 vedl Henry Theurer tým Bell, který zdokonalil použití epitaxiální depozice pro silikonové polovodiče.
Tento nový přístup k tranzistorové konstrukci navždy změnil polovodičová zařízení. Namísto spoléhání se na přirozené tendence křemíku k vytvoření deplečních oblastí tranzistoru by technologie mohla přidat velmi tenké vrstvy čistého, nenabitého křemíku, který by působil jako oblasti vyčerpání. Tento proces poskytoval designérům přesnou kontrolu nad provozními charakteristikami křemíkových tranzistorů a poprvé se nákladově efektivní křemíkové tranzistory staly nadřazenými ve všech ohledemGermaniové protějšky.
S dokonalým procesem epitaxiálního depozice vytvořil tým Bell první epitaxiální tranzistor, který společnost tlačila do okamžité služby ve svém telefonním přepínacím zařízení, což zlepšilo jak rychlost, tak spolehlivost systému. Fairchild Semiconductors, zapůsobil na výkon epitaxiálního tranzistoru, začal pracovat na svém vlastním epitaxiálním tranzistoru, legendárním 2N914. V roce 1961 vydalo zařízení na trhu a zůstalo v širokém využití.
Po vydání Fairchildu začaly další společnosti, jako jsou Sylvania, Motorola a Texas Instruments, pracovat na svých vlastních epitaxiálních tranzistorech a zrodil se silikonový věk elektroniky. Vzhledem k úspěchu epitaxiální depozice při vytváření tranzistorů a silikonových zařízení obecně inženýři hledali další využití pro tuto technologii a brzy bylo uvedeno do práce s jinými materiály, jako jsou oxidy kovů. Přímé potomci epitaxiálního tranzistoru téměř existujíKaždé pokročilé elektronické zařízení si lze představit: ploché obrazovky, CCD digitálního fotoaparátu, mobilní telefony, integrované obvody, počítačové procesory, paměťové čipy, solární články a nesčetné množství dalších zařízení, která tvoří základy všech moderních technologických systémů.