Vad är en epitaxial transistor?
Epitaxial transistor är föregångaren för många moderna halvledarenheter. En standardtransistor använder tre bitar av halvledarmaterial smält samman direkt. Epitaxiala transistorer är ungefär som en standardtransistor, förutom att de har ett mycket tunt filmskikt av rent, oladdat halvledarmaterial avsatt mellan transistorsektionerna för att isolera dem från varandra. Detta förbättrar enhetens hastighet och prestanda kraftigt.
En standardtransistor består av tre bitar av ett halvledande material, såsom kisel. Kiselen för dessa bitar blandas med ett tillsatsmedel som ger dem en elektrisk laddning. För en transistor av NPN-typ, en industristandard, är två av bitarna negativt laddade medan den tredje är positivt laddad.
för att bygga transistorn, de tre kiselstyckena smälts samman, med den positivt laddade biten som är inklämd mellan de två negativt laddade bitarna. När dessa bitar smälts samman, ett utbyte av ELektroner förekommer på de två platserna där bitarna möts, kallade korsningar. Elektronbytet fortsätter i korsningarna tills en balans mellan de negativa och positiva laddningarna uppfylls. Efter att ha balanserat de elektriska laddningarna har dessa två områden inte längre någon kostnad alls och kallas utarmningsregioner.
utarmningsregioner i en transistor bestämmer många av enhetens driftsegenskaper, till exempel hur snabbt enheten kan ändra tillstånd, kallad omkoppling, och vid vilka spänningar enheten kommer att utföra eller misslyckas, kallas dess uppdelning eller lavinspänning. Eftersom metoden för att skapa utarmningsregioner i standardtransistorer sker naturligt, är de inte optimalt exakta och kan inte kontrolleras för att förbättra eller förändra deras fysiska struktur, utöver att ändra styrkan hos laddningen som ursprungligen har lagts till kisel. I flera år hade Germanium -transistorer överlägsna växlingshastighetern jämfört med kiseltransistorer helt enkelt för att Germanium halvledaren tenderade att naturligt bilda stramare utarmningsregioner.
1951 skapade Howard Christensen och Gordon Teal från Bell Labs en teknik som vi nu kallade epitaxial deposition. Denna teknik, som namnet antyder, kan deponera en mycket tunn film eller lager av material på ett underlag av ett identiskt material. 1960 ledde Henry Theurer The Bell -teamet som perfekterade användningen av epitaxial deponering för kiselhalvledare.
Denna nya strategi för transistorkonstruktion förändrade halvledarenheter för alltid. I stället för att förlita sig på kiselens naturliga tendenser för att bilda en transistors utarmningsregioner, kan tekniken lägga till mycket tunna lager av rent, oladdat kisel som skulle fungera som utarmningsregioner. Denna process gav designers exakt kontroll över de operativa egenskaperna hos kiseltransistorer och för första gången blev kostnadseffektiva kiseltransistorer överlägsna i alla avseenden till derasGermanium motsvarigheter.
Med den epitaxial deponeringsprocessen perfekterad skapade Bell -teamet den första epitaxiala transistorn, som företaget pressade in i omedelbar service i sin telefonomkopplare, vilket förbättrade systemets hastighet och tillförlitlighet. Imponerad av utförandet av den epitaxiella transistorn började Fairchild halvledare arbeta med sin egen epitaxial transistor, den legendariska 2N914. Den släppte enheten på marknaden 1961 och den förblev i stor användning.
Efter Fairchilds frisläppande började andra företag, såsom Sylvania, Motorola och Texas Instruments, arbeta med sina egna epitaxiella transistorer, och kiselåldern för elektronik föddes. På grund av framgången för epitaxial deposition i skapandet av transistorer, och kiselanordningar i allmänhet, sökte ingenjörer andra användningsområden för tekniken, och det arbetades snart med andra material, till exempel metalloxider. De direkta ättlingarna till den epitaxiella transistorn finns i nästanVarje avancerad elektronisk enhet som kan tänkas: plattskärmar, CCD -skivor för digitalkamera, mobiltelefoner, integrerade kretsar, datorprocessorer, minneschips, solceller och en mängd andra enheter som bildar grunden för alla moderna tekniska system.