Co to jest tranzystor epitaksjalny?

Tranzystor epitaxialny jest prekursorem wielu nowoczesnych urządzeń półprzewodników.Standardowy tranzystor wykorzystuje trzy fragmenty materiału półprzewodnikowego połączone bezpośrednio.Tranzystory epitaksjalne są bardzo podobne do standardowego tranzystora, z tym wyjątkiem, że mają bardzo cienką warstwę warstwy czystego, nieładowanego materiału półprzewodnikowego zdeponowanego między sekcjami tranzystorowymi, aby odizolować je od siebie.To znacznie poprawia szybkość i wydajność urządzenia.

Standardowy tranzystor składa się z trzech kawałków materiału półprzewodnikowego, takiego jak krzem.Krzem dla tych kawałków jest mieszany z dodatkiem, który nadaje im ładunek elektryczny.W przypadku tranzystora typu NPN, standard branżowy dwa elementy są ujemnie naładowane, podczas gdy trzeci jest dodatnio naładowany.

Aby zbudować tranzystor, trzy kawałki krzemu są połączone razem, z dodatnio naładowanym kawałkiem umieszczonym między dwomaujemnie naładowane elementy.Gdy elementy te zostaną połączone, w dwóch miejscach, w których spotykają się elementy, nazywa się połączeniem.Wymiana elektronów trwa w połączeniach, aż do osiągnięcia równowagi między ładunkami ujemnymi i dodatnimi.Po zrównoważeniu ładunków elektrycznych, te dwa obszary w ogóle nie mają żadnych ładunków i są nazywane regionami wyczerpania.

Regiony wyczerpania w tranzystorze określają wiele cech operacyjnych urządzenia, takich jak to, jak szybko urządzenie może zmienić stany, zwane przełączaniem,oraz o jakich napięciach urządzenie przeprowadzi lub zawiedzie, nazywane jego rozkładem lub napięciem lawinowym.Ponieważ metoda tworzenia regionów wyczerpania w standardowych tranzystorach ma miejsce naturalnie, nie są one optymalnie precyzyjne i nie można jej kontrolować w celu poprawy lub zmiany ich struktury fizycznej, poza zmianą siły ładunku początkowo dodanego do krzemu.Przez lata tranzystory germanu miały lepsze prędkości przełączania w porównaniu z tranzystorami krzemu po prostu dlatego, że półprzewodnik germanu miał tendencję do naturalnego tworzenia silniejszych regionów zubożenia.

W 1951 r. Howard Christensen i Gordon Teal of Bell Labs stworzyli technologię, którą teraz nazywamy depozycją epitaxial.Ta technologia, jak sama nazwa wskazuje, może zdeponować bardzo cienką warstwę lub warstwę materiału na podłożu identycznego materiału.W 1960 r. Henry Theurer kierował zespołem Bell, który udoskonalił składanie epitaksjalnego dla silikonowych półprzewodników.

To nowe podejście do konstrukcji tranzystorowej zmieniło urządzenia półprzewodników na zawsze.Zamiast polegać na naturalnych tendencjach krzemu do tworzenia regionów wyczerpania tranzystora, technologia może dodać bardzo cienkie warstwy czystego, nieładnego krzemu, które działałyby jako regiony wyczerpania.Proces ten dał projektantom precyzyjną kontrolę nad cechami operacyjnymi tranzystorów krzemu i, po raz pierwszy opłacalne tranzystory krzemu stały się lepsze pod względem swoich odpowiedników germanu.

Wraz z doskonałym procesem osadzania epitaksjalnego, zespół Bell stworzył pierwszyTranzystor epitaksalny, który firma wciśnięta do natychmiastowej obsługi w swoim urządzeniu do przełączania telefonicznego, poprawiając zarówno szybkość, jak i niezawodność systemu.Pod wrażeniem wydajności tranzystora epitaksjalnego, półprzewodnicy Fairchild rozpoczęły prace nad własnym tranzystorem epitaksjalnym, legendarnym 2N914.Wydał urządzenie na rynku w 1961 r. I pozostało w szerokim użyciu. Po wydaniu Fairchild inne firmy, takie jak Sylvania, Motorola i Texas Instruments, rozpoczęły prace nad własnymi tranzystorami epitaksjnymi, a krzemowy epokę elektroniki byłurodzić się.Ze względu na sukces osadzania epitaksjalnego w tworzeniu tranzystorów i ogólnie urządzeń krzemowych, inżynierowie szukali innych zastosowań tej technologii i wkrótce zostali ono zatrudnieni z innymi materiałami, takimi jak tlenki metali.Bezpośredni potomkowie tranzystora epitaksjalnego istnieją w prawie każdym postępieD Urządzenie elektroniczne można sobie wyobrazić: płaskie ekrany, CCD aparatu cyfrowego, telefony komórkowe, obwody zintegrowane, procesory komputerowe, układy pamięci, ogniwa słoneczne i niezliczona ilość innych urządzeń, które tworzą fundamenty wszystkich nowoczesnych systemów technologicznych.