Hva er en epitaksial transistor?

Den epitaksiale transistoren er forløperen for mange moderne halvlederenheter. En standard transistor bruker tre stykker halvledermateriale smeltet direkte sammen. Epitaksiale transistorer er omtrent som en standard transistor, bortsett fra at de har et veldig tynt filmlag med rent, uladet halvledermateriale som er avsatt mellom transistorseksjonene for å isolere dem fra hverandre. Dette forbedrer enhetens hastighet og ytelse.

En standardtransistor består av tre stykker av et halvledende materiale, for eksempel silisium. Silisiumet for disse brikkene er blandet med et tilsetningsstoff som gir dem en elektrisk ladning. For en transistor fra NPN-typen, en industristandard, blir to av brikkene negativt ladet mens den tredje er positivt ladet.

For å bygge transistoren er de tre silisiumstykkene smeltet sammen, med det positivt ladede stykket klemt mellom de to negativt ladede brikkene. Når disse brikkene er smeltet sammen, en utveksling av eLektroner forekommer på de to stedene der brikkene møtes, kalt veikryss. Elektronutvekslingen fortsetter i kryssene til en balanse mellom de negative og positive ladningene er oppfylt. Etter å ha balansert de elektriske ladningene, har disse to områdene ikke lenger noen lading i det hele tatt og kalles uttømming regioner.

Depletjonsregioner i en transistor bestemmer mange av enhetens operasjonelle egenskaper, for eksempel hvor raskt enheten kan endre tilstander, kalt bytte, og på hvilke spenninger enheten vil utføre eller mislykkes, kalt dens nedbrytning eller snøskredspenning. Fordi metoden for å skape 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 til ladningen som opprinnelig ble lagt til silisiumet. I årevis hadde germaniumtransistorer overlegne byttehastigheter nårn Sammenlignet med silisiumtransistorer bare fordi Germanium Semiconductor hadde en tendens til å danne strammere uttømmingsregioner naturlig.

I 1951 skapte Howard Christensen og Gordon Teal fra Bell Labs en teknologi vi nå kalte epitaksial deponering. Denne teknologien, som navnet antyder, kan 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 bruk av epitaksial deponering for silisium halvledere.

Denne nye tilnærmingen til transistorkonstruksjon endret halvlederenheter for alltid. I stedet for å stole på de naturlige tendensene til silisium til å danne en transistors uttømmingsregioner, kan teknologien legge til veldig tynne lag med rent, uladet silisium som ville fungere som uttømmingsregionene. Denne prosessen ga designere presis kontroll over de operasjonelle egenskapene til silisiumtransistorer, og for første gang ble kostnadseffektive silisiumtransistorer overlegen i alle henseender til deresGermanium kolleger.

Med den epitaksiale deponeringsprosessen som ble perfeksjonert, opprettet Bell -teamet den første epitaksiale transistoren, som selskapet presset inn i umiddelbar service i telefonens bytteutstyr, 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 forble i bred bruk.

Etter Fairchilds løslatelse begynte andre selskaper, som Sylvania, Motorola og Texas Instruments, arbeidet med sine egne epitaksiale transistorer, og silisiumalderen på elektronikk ble født. På grunn av suksessen med epitaksial avsetning i opprettelsen av transistorer, og silisiumenheter generelt, oppsøkte ingeniører andre bruksområder for teknologien, og det ble snart satt i arbeid med andre materialer, for eksempel metalloksider. De direkte etterkommerne av den epitaksiale transistoren eksisterer i nestenHver avansert elektronisk enhet som kan tenkes: flate skjermer, CCD -er med digitalt kamera, mobiltelefoner, integrerte kretsløp, datamaskinprosessorer, minnebrikker, solceller og et utall av andre enheter som danner fundamentene til alle moderne teknologiske systemer.