什么是外延晶体管？(an epitaxial transistor?)

外延晶体管是许多现代半导体器件的先驱。标准晶体管使用三片半导体材料直接熔合在一起。外延晶体管与标准晶体管非常相似，只是它们在晶体管部分之间沉积了一层非常薄的纯、不带电的半导体材料薄膜，以使它们彼此绝缘。这大大提高了设备的速度和性能。...

外延晶体管是许多现代半导体器件的先驱。标准晶体管使用三片半导体材料直接熔合在一起。外延晶体管与标准晶体管非常相似，只是它们在晶体管部分之间沉积了一层非常薄的纯、不带电的半导体材料薄膜，以使它们彼此绝缘。这大大提高了设备的速度和性能。

Epitaxial Transistors were the forerunners to many modern technologies including computer processors.

标准晶体管由三块半导体材料组成，如硅。这些零件的硅与添加剂混合，使其带电。对于NPN型晶体管，一种工业标准，其中两个带负电，而第三个带正电。

为了制造晶体管，三片硅熔合在一起，带正电的一片夹在两片带负电的中间。一旦这些碎片融合在一起，电子交换就发生在两个碎片相遇的地方，称为接合处。电子交换继续在结中进行，直到达到正负电荷之间的平衡。平衡电荷后，这两个区域不再有任何电荷，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（称为击穿或雪崩电压）。由于在标准晶体管中创建耗尽区的方法是自然发生的，因此它们不是最佳精度的，并且除了改变最初添加到硅中的电荷强度之外，无法控制它们来改善或改变其物理结构。多年来，与硅晶体管相比，锗晶体管具有更高的开关速度，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，贝尔实验室的霍华德·克里斯滕森（Howard Christensen）和戈登·蒂尔（Gordon Teal）发明了一种我们现在称之为外延沉积的技术。顾名思义，这项技术可以在相同材料的基底上沉积一层非常薄的材料薄膜。1960年，亨利·泰勒领导贝尔团队完善了硅半导体外延沉积的应用。

这种晶体管结构的新方法彻底改变了半导体器件。这项技术不需要依赖硅的自然倾向来形成晶体管的耗尽区，而是可以添加非常薄的纯不带电硅层作为耗尽区。这一过程使设计者能够精确控制硅晶体管的工作特性，而且，成本效益高的硅晶体管在所有方面都首次优于锗晶体管。

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，该公司将其直接应用于电话交换设备，从而提高了系统的速度和可靠性。Fairchild半导体公司对外延晶体管的性能印象深刻，开始开发自己的外延晶体管，传奇的2N914。该公司于1961年将该设备投放市场，并继续广泛使用。

随着Fairchild的发布，其他公司，如Sylvania、Motorola和Texas Instruments，开始研制自己的外延晶体管，电子器件的硅时代诞生了。由于外延沉积在制造晶体管和硅器件方面取得了成功，工程师们为这项技术寻找了其他用途，并很快将其用于其他材料，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的先进电子设备中：平板屏幕、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现代技术系统基础的无数其他设备。