Wat is een epitaxiale transistor?

De epitaxiale transistor is de voorloper voor veel moderne halfgeleiderapparaten. Een standaardtransistor gebruikt drie stukken halfgeleidermateriaal dat rechtstreeks samengaat. Epitaxiale transistoren lijken veel op een standaardtransistor, behalve dat ze een zeer dunne filmlaag hebben van zuivere, niet -inlade halfgeleidermateriaal dat tussen de transistorsecties wordt afgezet om ze van elkaar te isoleren. Dit verbetert de snelheid en prestaties van het apparaat aanzienlijk.

Een standaardtransistor bestaat uit drie stukken van een halfgeleidend materiaal, zoals silicium. Het silicium voor deze stukken wordt gemengd met een additief dat hen een elektrische lading geeft. Voor een NPN-type transistor, een industriestandaard, zijn twee van de stukken negatief geladen, terwijl de derde positief opgeladen is.

Om de transistor te bouwen, worden de drie stukken silicium samengesneden, met het positief geladen stuk dat is ingeklemd tussen de twee negatief geladen stukken. Zodra deze stukken samen zijn versmolten, een uitwisseling van ELectronen komen voor op de twee plaatsen waar de stukken elkaar ontmoeten, knooppunten genoemd. De elektronenuitwisseling gaat door in de knooppunten totdat een evenwicht tussen de negatieve en positieve ladingen is voldaan. Na de elektrische ladingen in evenwicht te houden, hebben deze twee gebieden helemaal geen lading meer en worden uitputtinggebieden genoemd.

Uitputting -regio's in een transistor bepalen veel van de operationele kenmerken van het apparaat, zoals hoe snel het apparaat van toestand kan veranderen, schakel wordt genoemd, en op welke spanningen het apparaat zal het apparaat uitvoeren of falen, zijn afbraak of lawine -spanning genoemd. Omdat de methode voor het creëren van uitputtingsgebieden in standaardtransistoren op natuurlijke wijze plaatsvindt, zijn ze niet optimaal nauwkeurig en kunnen ze niet worden gecontroleerd om hun fysieke structuur te verbeteren of te veranderen, naast het veranderen van de sterkte van de lading die aanvankelijk aan het silicium is toegevoegd. Jarenlang had Germanium -transistors superieure schakelsnelheden dien vergeleken met siliciumtransistoren, simpelweg omdat de halfgeleider van Germanium de neiging had om van nature strakkere uitputting -regio's te vormen.

In 1951 creëerden Howard Christensen en Gordon Teal van Bell Labs een technologie die we nu epitaxiale afzetting noemden. Deze technologie, zoals de naam al doet vermoeden, kan een zeer dunne film of laag van materiaal op een substraat van een identiek materiaal deponeren. In 1960 leidde Henry Theur het Bell -team dat het gebruik van epitaxiale afzetting in siliconen halfgeleiders perfectioneerde.

Deze nieuwe benadering van transistorconstructie veranderde voor altijd van halfgeleiderapparaten. In plaats van te vertrouwen op de natuurlijke neigingen van silicium om de uitputtinggebieden van een transistor te vormen, kan de technologie zeer dunne lagen zuiver, niet -opgeladen silicium toevoegen die zouden fungeren als de uitputtinggebieden. Dit proces gaf ontwerpers nauwkeurige controle over de operationele kenmerken van siliciumtransistoren en voor het eerst werden kosteneffectieve siliciumtransistoren superieur in alle aandacht voor hunGermanium -tegenhangers.

Met het epitaxiale depositieproces geperfectioneerd, creëerde het Bell -team de eerste epitaxiale transistor, die het bedrijf in onmiddellijke service drukte in zijn telefoonomschakelingsapparatuur, waardoor zowel de snelheid als de betrouwbaarheid van het systeem werd verbeterd. Onder de indruk van de prestaties van de epitaxiale transistor begonnen Fairchild Semiconductors te werken aan zijn eigen epitaxiale transistor, de legendarische 2N914. Het bracht het apparaat op de markt uit in 1961 en bleef in breed gebruik.

Na de release van Fairchild begonnen andere bedrijven, zoals Sylvania, Motorola en Texas Instruments, te werken aan hun eigen epitaxiale transistoren, en het siliciumleeftijd van elektronica werd geboren. Vanwege het succes van epitaxiale afzetting bij het creëren van transistors en siliciumapparaten in het algemeen, zochten ingenieurs naar andere toepassingen voor de technologie, en het werd al snel aan het werk gezet met andere materialen, zoals metaaloxiden. De directe afstammelingen van de epitaxiale transistor bestaan ​​in bijnaElk denkbaar geavanceerd elektronisch apparaat: platte schermen, digitale camera -CCD's, mobiele telefoons, geïntegreerde circuits, computerprocessors, geheugenchips, zonnecellen en talloze andere apparaten die de basis vormen van alle moderne technologische systemen.