外延晶体管是许多现代半导体器件的先驱。标准晶体管使用直接熔合在一起的三块半导体材料。外延晶体管很像标准晶体管,只不过它们在晶体管部分之间沉积了一层非常薄的纯不带电半导体材料薄膜层,以使它们彼此绝缘。这极大地提高了设备的速度和性能。
标准晶体管由三块半导体材料(例如硅)组成。这些部件的硅与一种添加剂混合,使它们带有电荷。对于 NPN 型晶体管(行业标准),其中两个带负电,而第三个带正电。
外延晶体管是用于包括计算机处理器在内的许多现代技术的先驱。为了制造晶体管,将三片硅熔合在一起,带正电的硅片夹在两片带负电的硅片之间。一旦这些碎片融合在一起,电子交换就会在碎片相遇的两个地方(称为结点)发生。电子交换在连接处继续进行,直到达到负电荷和正电荷之间的平衡。电荷平衡后,这两个区域不再有任何电荷,被称为耗尽区。
晶体管中的耗尽区决定了器件的许多工作特性,例如器件改变状态的速度(称为开关),以及器件在什么电压下导通或失效(称为其状态)。击穿或雪崩电压。贝卡使用在标准晶体管中创建耗尽区的方法是自然发生的,它们不是最精确的,并且除了改变最初添加到硅中的电荷强度之外,无法通过控制来改进或改变其物理结构。多年来,与硅晶体管相比,锗晶体管具有优越的开关速度,这仅仅是因为锗半导体倾向于自然形成更紧密的耗尽区。
1951 年,Howard Christensen 和贝尔实验室的戈登·蒂尔(Gordon Teal)发明了一种我们现在称为外延沉积的技术。顾名思义,该技术可以在相同材料的基板上沉积非常薄的材料薄膜或层。 1960 年,Henry Theurer 领导贝尔团队完善了硅半导体外延沉积的使用。
这种晶体管构造的新方法永远改变了半导体器件。而不是依靠硅的自然倾向来形成特拉电阻器的耗尽区,该技术可以添加非常薄的纯不带电硅层作为耗尽区。这一工艺使设计人员能够精确控制硅晶体管的工作特性,并且首次使具有成本效益的硅晶体管在所有方面都优于锗晶体管。
<随着外延沉积工艺的完善,贝尔团队创造了第一个外延晶体管,该公司立即将其应用于电话交换设备中,提高了系统的速度和可靠性。飞兆半导体公司对外延晶体管的性能印象深刻,开始研发自己的外延晶体管,即传奇的 2N914。它于 1961 年在市场上发布了该器件,并一直得到广泛使用。Fairchild 发布该器件后,其他公司,例如 Sylvania、摩托罗拉和德州仪器 (Texas Instruments),开始开发自己的外延器件。电阻器,电子产品的硅时代诞生了。由于外延沉积在制造晶体管和一般硅器件方面取得了成功,工程师们开始寻找该技术的其他用途,并且很快就被用于其他材料,例如金属氧化物。外延晶体管的直接后代存在于几乎所有可以想象到的先进电子设备中:平面屏幕、数码相机 CCD、手机、集成电路、计算机处理器、存储芯片、太阳能电池以及构成所有电子设备基础的无数其他设备。现代技术系统。








