Was ist ein epitaxialer Transistor?
Der epitaxiale Transistor ist der Vorläufer für viele moderne Halbleitergeräte. Ein Standardtransistor verwendet drei Teile von Halbleitermaterial, die direkt miteinander verschmolzen sind. Epitaxiale Transistoren ähneln einem Standardtransistor, außer dass sie eine sehr dünne Filmschicht aus reinem, ungeladenem Halbleitermaterial haben, das zwischen den Transistorabschnitten abgelagert ist, um sie voneinander zu isolieren. Dies verbessert die Geschwindigkeit und Leistung des Geräts erheblich. Das Silizium für diese Stücke ist mit einem Additiv gemischt, der ihnen eine elektrische Ladung verleiht. Für einen Transistor vom NPN-Typ, einen Branchenstandard, werden zwei der Teile negativ aufgeladen, während der dritte positiv aufgeladen wird.
Um den Transistor zu bauen, werden die drei Siliziumstücke mit dem positiv geladenen Stück zwischen den beiden negativ geladenen Teilen verschmolzen. Sobald diese Stücke miteinander verschmolzen sind, ein Austausch von eLectrons tritt an den beiden Stellen auf, an denen sich die Teile treffen, die als Junctions bezeichnet werden. Der Elektronenaustausch setzt sich an den Kreuzungen fort, bis ein Gleichgewicht zwischen den negativen und positiven Ladungen erfüllt ist. Nachdem diese beiden Bereiche die elektrischen Ladungen ausgeglichen haben, haben sie überhaupt keine Ladung mehr und werden als Verarmungsbereiche bezeichnet.
Depletion -Regionen in einem Transistor bestimmen viele der Betriebsmerkmale des Geräts, z. Da die Methode zur Erzeugung von Verarmungsregionen bei Standardtransistoren auf natürliche Weise auftritt, sind sie nicht optimal genau und können nicht kontrolliert werden, um ihre physikalische Struktur zu verbessern oder zu verändern, außer dass die Stärke der Ladung zunächst dem Silizium hinzugefügt wird. Seit Jahren hatten Germanium -Transistoren überlegene Schaltgeschwindigkeiten WHEn im Vergleich zu Siliziumtransistoren, nur weil der Germanium -Halbleiter tendenziell engere Abbauregionen bildete.
1951 schuf Howard Christensen und Gordon Teal von Bell Labs eine Technologie, die wir jetzt als Epitaxialablagerung bezeichnet haben. Diese Technologie könnte, wie der Name schon sagt, einen sehr dünnen Film oder eine Schicht von Material auf einem Substrat eines identischen Materials ablegen. 1960 leitete Henry Theurer das Bell -Team, das die Verwendung der epitaxialen Ablagerung für Silizium -Halbleiter perfektionierte.
Dieser neue Ansatz zur Transistorkonstruktion veränderte die Halbleitergeräte für immer. Anstatt sich auf die natürlichen Tendenzen von Silizium zu verlassen, um die Depletionsregionen eines Transistors zu bilden, könnte die Technologie sehr dünne Schichten von reinem, ungeladenem Silizium hinzufügen, die als Verarmungsregionen fungieren würden. Dieser Prozess gab Designer eine präzise Kontrolle über die Betriebsmerkmale von Siliziumtransistoren, und zum ersten Mal wurden kostengünstige Siliziumtransistoren in jeder Hinsicht überlegenGermanium -Gegenstücke.
Mit dem epitaxialen Ablagerungsprozess erstellte das Bell -Team den ersten epitaxialen Transistor, den das Unternehmen in seinen Telefonschaltausrüstung in sofortigen Service drängte und sowohl die Geschwindigkeit als auch die Zuverlässigkeit des Systems verbesserte. Fairchild Semiconductors, die von der Leistung des epitaxialen Transistors beeindruckt waren, begannen mit der Arbeit an einem eigenen epitaxialen Transistor, dem legendären 2N914. Es hat das Gerät 1961 auf dem Markt veröffentlicht und blieb in großem Umfang.
Nach der Veröffentlichung von Fairchild begannen andere Unternehmen wie Sylvania, Motorola und Texas Instrumente mit der Arbeit an ihren eigenen epitaxialen Transistoren, und das Siliziumalter der Elektronik wurde geboren. Aufgrund des Erfolgs der epitaxialen Ablagerung bei der Schaffung von Transistoren und Siliziumgeräten im Allgemeinen suchten Ingenieure andere Verwendungszwecke für die Technologie und es wurde bald mit anderen Materialien wie Metaloxiden zusammengestellt. Die direkten Nachkommen des epitaxialen Transistors existieren in fastJedes erweiterte elektronische Gerät, das man sich vorstellen kann: Flachbildschirme, CCDs Digitalkamera, Mobiltelefone, integrierte Schaltungen, Computerprozessoren, Speicherchips, Solarzellen und eine Vielzahl anderer Geräte, die die Grundlagen aller modernen technologischen Systeme bilden.