Hva er en epitaksial transistor?
Den epitaksiale transistoren er forløperen for mange moderne halvlederenheter. En standardtransistor bruker tre deler halvledermateriale smeltet sammen direkte. Epitaksiale transistorer er omtrent som en standardtransistor, bortsett fra at de har et veldig tynt filmlag av rent, uladet halvledermateriale avsatt mellom transistorseksjonene for å isolere dem fra hverandre. Dette forbedrer enhetens hastighet og ytelse.
En standardtransistor består av tre deler av et halvledende materiale, for eksempel silisium. Silisiumet til disse delene er blandet med et tilsetningsstoff som gir dem en elektrisk ladning. For en transistor av NPN-type, en bransjestandard, er to av delene negativt ladet, mens den tredje er positivt ladet.
For å bygge transistoren smeltes de tre silisiumdelene sammen, og det positivt ladede stykket er klemt inn mellom de to negativt ladede stykkene. Når disse brikkene er smeltet sammen, skjer det en utveksling av elektroner på de to stedene der brikkene møtes, kalt veikryss. Elektronbytteren fortsetter i veikryssene inntil en balanse mellom de negative og positive ladningene er oppfylt. Etter å ha balansert de elektriske ladningene, har disse to områdene ikke lenger noen ladning i det hele tatt, og kalles utarmingsregioner.
Nedstrømningsregioner i en transistor bestemmer mange av enhetens driftsegenskaper, for eksempel hvor raskt enheten kan endre tilstander, kalt switching, og på hvilke spenninger enheten vil lede eller svikte, kalt dets sammenbrudd eller skredspenning. Fordi metoden for å lage uttømmingsregioner i standardtransistorer skjer naturlig, er de ikke optimalt presise og kan ikke kontrolleres for å forbedre eller endre deres fysiske struktur, utover å endre styrken på ladningen som opprinnelig ble lagt til silisiumet. I mange år hadde germanium-transistorer overlegne koblingshastigheter sammenlignet med silisium-transistorer, bare fordi germanium-halvlederen hadde en tendens til å naturlig danne tettere uttømningsregioner.
I 1951 skapte Howard Christensen og Gordon Teal fra Bell Labs en teknologi vi nå kalte epitaksial deponering. Denne teknologien kan, som navnet antyder, avsette en veldig tynn film, eller lag, av materiale på et underlag av et identisk materiale. I 1960 ledet Henry Theurer Bell-teamet som perfeksjonerte bruken av epitaksial deponering for silisium halvledere.
Denne nye tilnærmingen til konstruksjon av transistor endret halvlederenheter for alltid. I stedet for å stole på de naturlige tendensene til silisium for å danne en transistors uttømningsregioner, kan teknologien legge til veldig tynne lag med rent, uladet silisium som ville fungere som uttømningsregionene. Denne prosessen ga designere nøyaktig kontroll over de operasjonelle egenskapene til silisiumtransistorer, og for første gang ble kostnadseffektive silisiumtransistorer overlegne i forhold til sine Germanium-kolleger.
Da perfeksjonen av epitaksial avsetning ble perfeksjonert, opprettet Bell-teamet den første epitaksiale transistoren, som selskapet presset på for øyeblikkelig service i telefonbryterutstyret, og forbedret både hastigheten og påliteligheten til systemet. Imponert over ytelsen til den epitaksiale transistoren, begynte Fairchild Semiconductors arbeidet med sin egen epitaksiale transistor, den legendariske 2N914. Den ga ut enheten på markedet i 1961, og den var fortsatt i bred bruk.
Etter Fairchilds løslatelse begynte andre selskaper, som Sylvania, Motorola og Texas Instruments, arbeidet med sine egne epitaksiale transistorer, og Silicon Age of electronics ble født. På grunn av suksessen med epitaksial deponering i etableringen av transistorer og silisiuminnretninger generelt, søkte ingeniører andre bruksområder for teknologien, og det ble snart satt i gang med andre materialer, for eksempel metalloksider. De direkte etterkommere av den epitaksiale transistoren finnes i nesten alle avanserte elektroniske enheter som kan tenkes: flatskjermer, digitalkamera-CCD-er, mobiltelefoner, integrerte kretsløp, datamaskinprosessorer, minnebrikker, solceller og et utall andre enheter som danner grunnlaget for alle moderne teknologiske systemer.