Cos'è un transistor epitassiale?

Il transistor epitassiale è il precursore per molti moderni dispositivi a semiconduttore.Un transistor standard utilizza tre pezzi di materiale a semiconduttore fuso direttamente insieme.I transistor epitassiali sono molto simili a un transistor standard, tranne per il fatto che hanno uno strato di film molto sottile di materiale a semiconduttore puro e non caricato depositato tra le sezioni transistor per isolarli l'uno dall'altro.Ciò migliora notevolmente la velocità e le prestazioni del dispositivo.

Un transistor standard è costituito da tre pezzi di materiale semiconduttivo, come il silicio.Il silicio per questi pezzi è miscelato con un additivo che dà loro una carica elettrica.Per un transistor di tipo NPN, uno standard industriale, due dei pezzi sono caricati negativamente mentre il terzo viene caricato positivamente.

Per costruire il transistor, i tre pezzi di silicio sono fusi insieme, con il pezzo caricato positivamente tra i duepezzi caricati negativamente.Una volta che questi pezzi sono fusi insieme, uno scambio di elettroni si verifica nei due luoghi in cui i pezzi si incontrano, chiamati giunzioni.Lo scambio di elettroni continua nelle giunzioni fino a quando non viene raggiunto un equilibrio tra le cariche negative e positive.Avendo bilanciato le cariche elettriche, queste due aree non hanno più alcuna carica e sono chiamate regioni di deplezione.e a quali tensioni il dispositivo conducerà o fallirà, chiamato la sua tensione di rottura o valanga.Poiché il metodo di creazione di regioni di esaurimento nei transistor standard si verifica naturalmente, non sono in modo ottimale e non possono essere controllati per migliorare o alterare la loro struttura fisica, oltre a cambiare la forza della carica inizialmente aggiunta al silicio.Per anni, i transistor di germanio avevano velocità di commutazione superiori rispetto ai transistor di silicio semplicemente perché il semiconduttore di germanio tendeva a formare naturalmente le regioni di deplezione più strette.

Nel 1951, Howard Christensen e Gordon Teal di Bell Labs creavano una tecnologia che ora chiamavamo deposizioni epitassiali.Questa tecnologia, come suggerisce il nome, potrebbe depositare un film molto sottile, o strato di materiale su un substrato di un materiale identico.Nel 1960, Henry Theurer guidò il team Bell che perfezionò l'uso della deposizione epitassiale per i semiconduttori di silicio.

Questo nuovo approccio alla costruzione a transistor cambiò per sempre i dispositivi a semiconduttore.Invece di fare affidamento sulle tendenze naturali del silicio per formare le regioni di esaurimento di un transistor, la tecnologia potrebbe aggiungere strati molto sottili di silicio puro e non caricato che fungerebbe da regioni di esaurimento.Questo processo ha dato ai progettisti un controllo preciso sulle caratteristiche operative dei transistor al silicio e, per la prima volta, i transistor di silicio economici sono diventati superiori a tutti i casi delle loro controparti di germanio.

Con il processo di deposizione epitassiale perfezionata, il team Bell ha creato il primo BellTransistor epitassiale, che l'azienda ha premuto il servizio immediato nelle apparecchiature di commutazione del telefono, migliorando sia la velocità che l'affidabilità del sistema.Colpito dalle prestazioni del transistor epitassiale, Fairchild Semiconductors ha iniziato a lavorare sul proprio transistor epitassiale, il leggendario 2N914.Ha rilasciato il dispositivo sul mercato nel 1961 ed è rimasto in ampio uso.

A seguito del rilascio di Fairchild, altre società, come Sylvania, Motorola e Texas Instruments, hanno iniziato a lavorare sui loro transistor epitassiali e l'elettronica del silicio eranato.A causa del successo della deposizione epitassiale nella creazione di transistor e dei dispositivi di silicio in generale, gli ingegneri hanno cercato altri usi per la tecnologia ed è stato presto messo a lavorare con altri materiali, come gli ossidi metallici.I discendenti diretti del transistor epitassiale esistono in quasi ogni anticipoD Device elettronico immaginabile: schermi piatti, CCD della fotocamera digitale, telefoni cellulari, circuiti integrati, processori per computer, chip di memoria, celle solari e una miriade di altri dispositivi che formano le basi di tutti i moderni sistemi tecnologici.