에피 택셜 트랜지스터 란?

에피 택셜 트랜지스터는 많은 현대 반도체 장치의 선구자입니다. 표준 트랜지스터는 직접 융합 된 3 개의 반도체 재료를 사용합니다. 에피 택셜 트랜지스터는 트랜지스터 섹션 사이에 증착되어 서로 절연되지 않는 순수한 비 충전 반도체 재료로 된 박막층을 갖는다는 점을 제외하고는 표준 트랜지스터와 매우 유사합니다. 이것은 장치의 속도와 성능을 크게 향상시킵니다.

표준 트랜지스터는 실리콘과 같은 3 개의 반도체 물질로 구성됩니다. 이 조각들에 대한 실리콘은 그들에게 전하를 제공하는 첨가제와 혼합됩니다. 업계 표준 인 NPN 형 트랜지스터의 경우, 두 개의 부품이 음으로 충전되고 세 번째는 양으로 충전됩니다.

트랜지스터를 구축하기 위해, 3 개의 실리콘 조각이 함께 융합되고, 양으로 대전 된 조각은 2 개의 음으로 대전 된 조각 사이에 끼워진다. 이 조각들이 서로 융합되면, 조각들이 만나는 두 곳에서 접합 (junction)이라고 불리는 전자의 교환이 일어난다. 음전하와 양전하의 균형이 충족 될 때까지 접합에서 전자 교환이 계속됩니다. 전하의 균형을 잡으면 서이 두 영역은 더 이상 전혀 전하를 갖지 않으며 공핍 영역이라고합니다.

트랜지스터의 공핍 영역은 장치가 상태를 얼마나 빨리 변경할 수 있는지 (스위칭이라고 함) 및 장치가 어떤 전압에서 고장 또는 애벌 런치 전압이라고 하는지를 결정하는 등 장치의 많은 작동 특성을 결정합니다. 표준 트랜지스터에서 공핍 영역을 생성하는 방법은 자연적으로 발생하기 때문에 최적으로 정밀하지 않으며 실리콘에 처음 추가 된 전하의 강도를 변경하는 것 이상의 물리적 구조를 개선하거나 변경하도록 제어 할 수 없습니다. 수년 동안 게르마늄 반도체는 실리콘 트랜지스터와 비교할 때 스위칭 속도가 뛰어 나기 때문에 게르마늄 반도체는 자연적으로 더 단단한 공핍 영역을 형성하는 경향이 있기 때문입니다.

1951 년에 Bell Labs의 Howard Christensen과 Gordon Teal은 현재 에피 택셜 증착이라고하는 기술을 개발했습니다. 이름에서 알 수 있듯이이 기술은 동일한 재료의 기판에 매우 얇은 필름 또는 재료 층을 증착 할 수 있습니다. 1960 년 Henry Theurer는 실리콘 반도체를위한 에피 택셜 증착을 완벽하게 사용하는 Bell 팀을 이끌었습니다.

트랜지스터 구성에 대한이 새로운 접근 방식은 반도체 장치를 영원히 바꿔 놓았습니다. 트랜지스터의 공핍 영역을 형성하기 위해 실리콘의 자연적 경향에 의존하는 대신에,이 기술은 공핍 영역으로서 작용할 순수한 비 충전 실리콘의 매우 얇은 층을 추가 할 수있다. 이 프로세스를 통해 설계자들은 실리콘 트랜지스터의 동작 특성을 정확하게 제어 할 수 있었고, 처음으로 비용 효율적인 실리콘 트랜지스터가 게르마늄 대응 물에 비해 우수 해졌습니다.

Bell 팀은 에피 택셜 증착 공정이 완벽 해지면서 최초의 에피 택셜 트랜지스터를 만들었습니다.이 회사는 전화 스위칭 장비에서 즉시 서비스를 시작하여 시스템의 속도와 신뢰성을 모두 향상 시켰습니다. 에피 택셜 트랜지스터의 성능에 깊은 인상을받은 Fairchild Semiconductors는 전설적인 2N914라는 자체 에피 택셜 트랜지스터 작업을 시작했습니다. 1961 년에 출시 된이 장치는 널리 사용되었습니다.

Fairchild가 발표 된 후 Sylvania, Motorola 및 Texas Instruments와 같은 다른 회사는 자체 에피 택셜 트랜지스터 작업을 시작했으며 Silicon Age of electronics가 탄생했습니다. 트랜지스터 및 일반적으로 실리콘 장치를 만들 때 에피 택셜 증착의 성공으로 인해 엔지니어들은이 기술에 대한 다른 용도를 찾았으며 곧 금속 산화물과 같은 다른 재료와 함께 작동하게되었습니다. 에피 택셜 트랜지스터의 직접적인 자손은 평면 스크린, 디지털 카메라 CCD, 휴대폰, 집적 회로, 컴퓨터 프로세서, 메모리 칩, 태양 전지 및 기타 모든 장치의 기초를 형성하는 상상할 수있는 거의 모든 첨단 전자 장치에 존재합니다. 현대 기술 시스템.