什么是外延晶體管(Epitaxial Transistor)？

外延晶體管是許多現代半導體器件的先驅。標準晶體管使用三片直接熔接在一起的半導體材料。外延晶體管很像標準晶體管，只是它們有一層非常薄的純薄膜，在晶體管部分之間沉積的不帶電的半導體材料，使它們彼此絕緣。這大大提...

外延晶體管是許多現代半導體器件的先驅。標準晶體管使用三片直接熔接在一起的半導體材料。外延晶體管很像標準晶體管，只是它們有一層非常薄的純薄膜，在晶體管部分之間沉積的不帶電的半導體材料，使它們彼此絕緣。這大大提高了器件的速度和性能。

外延晶體管是包括計算機處理器在內的許多現代技術的先驅。標準晶體管是由三塊半導體材料組成的，例如硅。這些片的硅與一種能給它們充電的添加劑混合。對于工業標準NPN型晶體管，其中兩片帶負電，而第三片帶正電為了制造晶體管，三片硅熔合在一起，正電片夾在兩片帶負電片之間。一旦這些片熔合在一起，電子在兩片相接的地方發生交換，稱為結。電子在連接處繼續交換，直到正負電荷達到平衡，當電荷平衡后，這兩個區域不再有任何電荷，稱為耗盡區晶體管中的耗盡區決定了器件的許多工作特性，例如器件改變狀態的速度，稱為開關，以及器件將導通或失效的電壓，稱為擊穿電壓或雪崩電壓。由于在標準晶體管中產生耗盡區的方法是自然發生的，因此它們不是最佳精確的，除了改變最初添加到硅中的電荷強度之外，無法控制以改善或改變其物理結構。多年來，鍺晶體管與硅晶體管相比具有更高的開關速度，這僅僅是因為鍺半導體傾向于自然形成更緊密的耗盡區這項技術，顧名思義，可以在同一種材料的基底上沉積一層非常薄的薄膜或材料層。1960年，亨利·泰勒領導貝爾團隊，完善了硅半導體外延沉積的應用這種晶體管結構的新方法永遠改變了半導體器件。這種技術不依賴硅的自然傾向來形成晶體管的耗盡區，而是可以添加非常薄的純硅層，作為耗盡區的不帶電硅。這一過程使設計者能夠精確控制硅晶體管的工作特性，并且，第一次，與鍺晶體管相比，具有成本效益的硅晶體管在所有方面都變得更優越隨著外延沉積工藝的完善，貝爾團隊發明了第一個外延晶體管，該公司在其電話交換設備中立即投入使用，提高了系統的速度和可靠性，Fairchild Semiconductors開始開發自己的外延晶體管，即傳說中的2N914。它于1961年在市場上發布了該器件，并繼續廣泛使用。繼Fairchild發布之后，其他公司，如Sylvania、Motorola和德州儀器，開始了自己的外延晶體管的工作，硅時代的電子誕生了。由于外延沉積在晶體管和硅器件的制造上的成功，工程師們為這項技術尋找了其他的用途，并很快將其用于其他材料，如金屬氧化物外延晶體管的直接后代存在于幾乎所有可以想象到的先進電子設備中：平板屏幕、數碼相機ccd、手機、集成電路、計算機處理器、存儲芯片、太陽能電池以及構成所有現代技術系統基礎的無數其他設備

發表于 2020-07-10 12:00
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分類：技術

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