Vad är en epitaxial transistor?

Den epitaxiella transistorn 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 delar 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 kiselbitarna smälts samman, med den positivt laddade biten inklämd mellan de tvånegativt laddade bitar.När dessa bitar smälts samman förekommer ett utbyte av elektroner 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 laddning alls och kallas utarmningsregioner.

Utarmningsregioner i en transistor bestämmer många av enhetens operativa egenskaper, till exempel hur snabbt enheten kan ändra tillstånd, kallad växling,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 växlingshastigheter jämfört med kiseltransistorer helt enkelt för att Germanium -halvledaren tenderade att naturligt bilda stramare utarmningsregioner.

1951 skapade Howard Christensen och Gordon Teal of Bell Labs en teknik som vi nu kallade epitaxial deponering.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 de naturliga tendenserna hos kisel 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 överlägsen i alla avseenden till deras germanium-motsvarigheter.

Med den epitaxialavlagringsprocessen perfekt, skapade klockteamet det förstaEpitaxial Transistor, som företaget pressade in i omedelbar service i sin telefonomkopplare, förbättrade systemets hastighet och tillförlitlighet.Imponerad av prestanda för 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, som Sylvania, Motorola och Texas instrument, arbeta med sina egna epitaxiella transistorer, och kiselåldern för elektronik var elektronik varfödd.På grund av framgången för epitaxial deposition i skapandet av transistorer, och kiselanordningar i allmänhet, sökte ingenjörer andra användningsområden för tekniken, och det sattes snart i arbete med andra material, till exempel metalloxider.De direkta ättlingarna till den epitaxiella transistorn finns i nästan varje framstegD Elektronisk enhet kan tänkas: plattskärmar, CCD -skivor för digital kamera, mobiltelefoner, integrerade kretsar, datorprocessorer, minneschips, solceller och en mängd andra enheter som bildar grunden för alla moderna tekniska system.