ترانزستور ذو وصلة منتشرة

ترانزستور الوصلة المنتشرة هو ترانزستور يتكون عن طريق نشر الشوائب في ركيزة أشباه الموصلات . وقد طُوّرت عملية الانتشار لاحقاً لعمليات الوصلة السبيكية والوصلة النامية لصنع ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب (BJTs).

قامت مختبرات بيل بتطوير أول نموذج أولي لترانزستورات ثنائية القطب ذات وصلة منتشرة في عام 1954. ^{[ 1 ]}

كانت ترانزستورات الوصلة المنتشرة الأولى من نوع ترانزستورات القاعدة المنتشرة . احتوت هذه الترانزستورات على باعثات مصنوعة من سبيكة معدنية، وأحيانًا على مجمعات مصنوعة من سبيكة معدنية أيضًا، مثل ترانزستورات الوصلة السبيكية السابقة. كانت القاعدة فقط هي التي تُنشر في الركيزة. في بعض الأحيان، كانت الركيزة تُشكل المجمع، ولكن في ترانزستورات مثل ترانزستورات فيلكو المنتشرة المصنوعة من سبيكة دقيقة، كانت الركيزة هي الجزء الأكبر من القاعدة.

في مختبرات بيل، قدّم كالفن سوثر فولر فهمًا فيزيائيًا أساسيًا لطريقة تشكيل الباعث والقاعدة والمجمع مباشرةً عن طريق الانتشار المزدوج. وقد لُخّصت هذه الطريقة في تاريخ العلوم في بيل: ^{[ 2 ]}

أظهر فولر أن مستقبلات الشحنة ذات الوزن الذري المنخفض تنتشر بسرعة أكبر من مانحات الشحنة ، مما أتاح إمكانية تكوين هياكل n-p-n من خلال الانتشار المتزامن لمانحات ومستقبلات الشحنة بتراكيز سطحية مختلفة. تشكلت الطبقة الأولى n (الباعث) نتيجةً لارتفاع تركيز مانح الشحنة على السطح (مثل الأنتيمون ). وتشكلت القاعدة خلفها نتيجةً لانتشار مستقبل الشحنة بسرعة أكبر (مثل الألومنيوم ). وظهر الحد الداخلي (المجمع) للقاعدة عندما لم يعد الألومنيوم المنتشر يعوض بشكل مفرط عن التشويب الخلفي من النوع n للسيليكون الأصلي. بلغ سمك طبقات القاعدة في الترانزستورات الناتجة 4 ميكرومتر. ... وبلغ تردد القطع للترانزستورات الناتجة 120 ميجاهرتز.

صنعت شركة تكساس إنسترومنتس أول ترانزستورات السيليكون ذات الوصلة المزروعة في عام 1954. ^{[ 3 ]} تم تطوير ترانزستور السيليكون المنتشر في مختبرات بيل في عام 1955 وتم طرحه تجاريًا بواسطة شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور في عام 1958. ^{[ 4 ]}

كانت هذه الترانزستورات الأولى التي تتميز بقواعد وباعثات منتشرة. لسوء الحظ، وكما هو الحال في جميع الترانزستورات السابقة، كانت حافة وصلة الجامع-القاعدة مكشوفة، مما يجعلها حساسة للتسرب عبر التلوث السطحي، وبالتالي تتطلب استخدام موانع تسرب محكمة أو تخميل لمنع تدهور خصائص الترانزستور بمرور الوقت. ^{[ 5 ]}

تم تطوير الترانزستور المستوي بواسطة الدكتور جان هورني [ ^{6 ] في} شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات في عام 1959. وقد أتاحت عملية التصنيع المستوية المستخدمة في صنع هذه الترانزستورات إنتاج الدوائر المتكاملة المتجانسة بكميات كبيرة .

تحتوي الترانزستورات المستوية على طبقة تخميل من السيليكا لحماية حواف الوصلة من التلوث، مما يجعل التغليف البلاستيكي غير المكلف ممكنًا دون المخاطرة بتدهور خصائص الترانزستور بمرور الوقت.

كانت سرعة التبديل في الترانزستورات المستوية الأولى أقل بكثير من سرعة التبديل في ترانزستورات الوصلات المعدنية في تلك الفترة، ولكن نظرًا لإمكانية إنتاجها بكميات كبيرة، وعدم إمكانية إنتاج ترانزستورات الوصلات المعدنية، فقد كانت تكلفتها أقل بكثير، وتحسنت خصائص الترانزستورات المستوية بسرعة كبيرة، متجاوزة بسرعة خصائص جميع الترانزستورات السابقة، مما جعل الترانزستورات السابقة قديمة الطراز.

• إف إم سميتس (محرر) (1985) تاريخ الهندسة والعلوم في نظام بيل ، المجلد 6: تكنولوجيا الإلكترونيات، الصفحات 43-57 ، مختبرات بيل ، رقم ISBN 0-932764-07-X.