Qu'est-ce qu'un transistor épitaxial?

Le transistor épitaxial est le précurseur de nombreux dispositifs semi-conducteurs modernes.Un transistor standard utilise trois morceaux de matériau semi-conducteur fusionnés directement ensemble.Les transistors épitaxiaux ressemblent beaucoup à un transistor standard, sauf qu'ils ont une couche de film très mince de matériau semi-conducteur pur et non chargé déposé entre les sections de transistor pour les isoler les unes des autres.Cela améliore considérablement la vitesse et les performances de l'appareil.

Un transistor standard est composé de trois morceaux d'un matériau semi-conducteur, comme le silicium.Le silicium de ces pièces est mélangé avec un additif qui leur donne une charge électrique.Pour un transistor de type NPN, une norme de l'industrie, deux des pièces sont chargées négativement tandis que le troisième est chargé positivement.

Pour construire le transistor, les trois morceaux de silicium sont fusionnés, avec la pièce chargée positivement prise en sandwich entre les deuxpièces chargées négativement.Une fois que ces pièces sont fusionnées, un échange d'électrons se produit dans les deux endroits où les pièces se rencontrent, appelées jonctions.L'échange d'électrons se poursuit dans les jonctions jusqu'à ce qu'un équilibre entre les charges négatifs et positifs soit rempli.Ayant équilibré les charges électriques, ces deux zones n'ont plus de charge du tout et sont appelées régions de déplétion.

Les régions d'épuisement dans un transistor déterminent de nombreuses caractéristiques opérationnelles de l'appareil, comme la vitesse à laquelle l'appareil peut changer les états, appelé commutation,et à quelles tensions l'appareil mènera ou échouera, a appelé sa panne ou sa tension d'avalanche.Étant donné que la méthode de création de régions d'épuisement dans les transistors standard se produit naturellement, elles ne sont pas optimalement précises et ne peuvent pas être contrôlées pour améliorer ou modifier leur structure physique, au-delà de la modification de la force de la charge initialement ajoutée au silicium.Pendant des années, les transistors germanium avaient des vitesses de commutation supérieures par rapport aux transistors en silicium simplement parce que le semi-conducteur de germanium avait tendance à former naturellement les régions de déplétion plus strictes.

En 1951, Howard Christensen et Gordon Teal of Bell Labs ont créé une technologie que nous avons maintenant appelée dépôt épitaxial.Cette technologie, comme son nom l'indique, pourrait déposer un film très mince ou une couche de matériel sur un substrat d'un matériau identique.En 1960, Henry Theurer a dirigé l'équipe Bell qui a perfectionné l'utilisation du dépôt épitaxial pour les semi-conducteurs en silicium.

Cette nouvelle approche de la construction de transistors a changé pour toujours les appareils semi-conducteurs.Au lieu de s'appuyer sur les tendances naturelles du silicium à former les régions d'épuisement d'un transistor, la technologie pourrait ajouter des couches très minces de silicium pur et non chargé qui servirait de régions d'appauvrissement.Ce processus a donné aux concepteurs un contrôle précis sur les caractéristiques opérationnelles des transistors en silicium et, pour la première fois, les transistors en silicium rentables sont devenus supérieurs à tous les contreparties de germanium.

Avec le processus de dépôt épitaxial perfectionné, l'équipe Bell a créé le premierTransistor épitaxial, que la société a appuyé dans un service immédiat dans son équipement de commutation téléphonique, améliorant à la fois la vitesse et la fiabilité du système.Impressionnées par les performances du transistor épitaxial, Fairchild Semiconductors a commencé à travailler sur son propre transistor épitaxial, le légendaire 2N914.Il a publié l'appareil sur le marché en 1961 et il est resté largement utilisé.

Après la sortie de Fairchild, d'autres sociétés, telles que Sylvania, Motorola et Texas Instruments, ont commencé à travailler sur leurs propres transistors épitaxiaux, et l'âge de l'électronique en silicium étaitné.En raison du succès du dépôt épitaxial dans la création de transistors et des appareils en silicium en général, les ingénieurs ont recherché d'autres utilisations pour la technologie, et il a été rapidement mis au travail avec d'autres matériaux, tels que les oxydes métalliques.Les descendants directs du transistor épitaxial existent dans presque toutes les progrèsD Dispositif électronique imaginable: écrans plats, CCD de caméra numérique, téléphones portables, circuits intégrés, processeurs informatiques, puces mémoire, cellules solaires et myriade d'autres appareils qui forment les fondements de tous les systèmes technologiques modernes.