Nuwe en oorspronklike TPA3116D2DADR Geïntegreerde stroombaan IC Chips elektroniese komponente

In die vroeë dae van die halfgeleierskyfie was silikon nie die hoofkarakter nie, maar germanium.Die eerste transistor was 'n germanium-gebaseerde transistor en die eerste geïntegreerde stroombaanskyfie was 'n germaniumskyfie.
Die eerste transistor is uitgevind deur Bardeen en Bratton, wat die bipolêre transistor (BJT) uitgevind het.Die eerste P/N-aansluitingsdiode is deur Shockley uitgevind en hierdie aansluitingstipe wat deur Shockley ontwerp is, het onmiddellik die standaardstruktuur vir die BJT geword en is vandag in diens.Hulle drie is ook daardie jaar in 1956 met die Nobelprys in Fisika bekroon.
'n Transistor kan eenvoudig as 'n miniatuurskakelaar verstaan ​​word.Afhangende van die eienskappe van die halfgeleier, kan 'n N-tipe halfgeleier gevorm word deur die halfgeleier met fosfor te doteer en 'n P-tipe halfgeleier met boor.Die kombinasie van N-tipe en P-tipe halfgeleiers vorm die PN-aansluiting, 'n belangrike struktuur in elektroniese skyfies;dit laat toe dat spesifieke logiese bewerkings uitgevoer kan word (soos met-hekke, of-hekke, nie-hekke, ens.)
Germanium het egter 'n paar baie moeilike probleme, soos die baie koppelvlakdefekte in die halfgeleier, die swak termiese stabiliteit en die gebrek aan digte oksiede.Boonop is germanium 'n seldsame element, met slegs 7 dele per miljoen in die aardkors, en germaniumerts is ook baie verstrooi.Dit is omdat germanium baie skaars en nie gekonsentreer is nie dat die koste van grondstowwe vir germanium hoog bly;dinge is skaars, en die hoë koste van grondstowwe maak germaniumtransistors nie goedkoper nie, so dit is moeilik om germaniumtransistors op groot skaal te vervaardig.

Navorsers het dus 'n vlak opgespring en na die element silikon gekyk.Jy kan sê dat al die germanium se inherente tekortkominge silikon se inherente voordele is.

Silikon is die tweede volopste element na suurstof, maar jy kan basies nie silikonmonomere in die natuur vind nie;sy mees algemene verbindings is silika en silikate.Hiervan is silika op sy beurt een van die hoofkomponente van sand.Daarbenewens is verbindings soos veldspaat, graniet en kwarts almal gebaseer op silika-suurstofverbindings.

Silikon is termies stabiel, het 'n digte oksied met 'n hoë diëlektriese konstante en kan maklik voorberei word met 'n silikon-silikonoksied-koppelvlak met baie min grensvlakdefekte.

Silikonoksied is onoplosbaar in water (germaniumoksied is oplosbaar in water) en onoplosbaar in die meeste sure, wat eenvoudig 'n perfekte pasmaat is vir die korrosiedruktegniek wat vir gedrukte stroombaanborde gebruik word.Die produk van hierdie kombinasie is die plat proses vir geïntegreerde stroombane wat tot vandag toe voortduur.
Silikon kristal kolomme

Silicon se reis na bo
'n Mislukte onderneming: Daar word gesê dat Shockley 'n groot markgeleentheid gesien het in 'n tyd toe niemand nog daarin geslaag het om 'n silikontransistor te maak nie;daarom het hy Bell Labs in 1956 verlaat om sy eie maatskappy in Kalifornië te begin.Ongelukkig was Shockley nie 'n goeie entrepreneur nie en sy besigheidsbestuur was 'n dwaas in vergelyking met sy akademiese vaardighede.Shockley self het dus nie die ambisie vervul om germanium met silikon te vervang nie, en die verhoog vir die res van sy lewe was die podium by Stanford Universiteit.'n Jaar na die stigting daarvan het die agt talentvolle jong mans wat hy gewerf het massaal van hom afgewyk, en dit was die "agt verraaiers" wat die ambisie sou voltooi om germanium met silikon te vervang.

Die opkoms van die silikontransistor

Voordat die Agt Renegades Fairchild Semiconductor gestig het, was germaniumtransistors die dominante mark vir transistors, met byna 30 miljoen transistors wat in 1957 in die Verenigde State vervaardig is, slegs een miljoen silikontransistors en byna 29 miljoen germaniumtransistors.Met 'n markaandeel van 20% het Texas Instruments die reus in die transistormark geword.
Agt Renegades en Fairchild Semiconductor

Die mark se grootste kliënte, die Amerikaanse regering en weermag, wil die skyfies in groot getalle in vuurpyle en missiele gebruik, wat die waardevolle lanseerlading verhoog en die betroubaarheid van beheerterminale verbeter.Maar die transistors sal ook moeilike bedryfstoestande ondervind wat veroorsaak word deur hoë temperature en gewelddadige vibrasies.

Germanium is die eerste om te verloor as dit by temperatuur kom: germaniumtransistors kan temperature van slegs 80°C weerstaan, terwyl die weermag se vereistes vir stabiele werking selfs by 200°C is.Slegs silikontransistors kan hierdie temperatuur weerstaan.
Die tradisionele silikon transistor

Fairchild het die proses uitgevind om silikontransistors te maak, wat hulle so eenvoudig en doeltreffend soos gedrukte boeke maak en baie goedkoper as germaniumtransistors in terme van prys.Fairchild se proses vir die maak van silikon transistors is rof soos volg.

Eerstens word 'n uitleg met die hand geteken, soms so groot dat dit 'n muur opneem, en dan word die tekening gefotografeer en verminder tot 'n piepklein deurskynende vel, dikwels met twee bane van drie velle, wat elk 'n laag stroombaan verteenwoordig.

Tweedens word 'n laag ligsensitiewe materiaal op die gesnyde en gepoleerde gladde silikonwafel aangebring, en die UV/laser word gebruik om die stroombaanpatroon teen die deurbeligtingsvel op die silikonwafel te beskerm.

Derdens laat areas en lyne in die donker deel van die deurskynvel onbeligte patrone op die silikonwafer;hierdie onblootgestelde patrone word skoongemaak met 'n suuroplossing, en óf halfgeleier onsuiwerhede word bygevoeg (diffusie tegniek) óf metaal geleiers word geplateer.

Vierdens, deur die drie stappe hierbo vir elke deurskynende wafer te herhaal, kan groot getalle transistors op silikonwafels verkry word, wat deur vroulike werkers onder 'n mikroskoop gesny word en dan aan drade gekoppel word, dan verpak, getoets en verkoop word.

Met die silikontransistors wat in groot hoeveelhede beskikbaar is, was die agt afvallige stigters van Fairchild van die maatskappye wat saam met reuse soos Texas Instruments kon staan.

Die belangrike druk - Intel
Dit was die daaropvolgende uitvinding van die geïntegreerde stroombaan wat die oorheersing van germanium opgesom het.Destyds was daar twee tegnologielyne, een vir geïntegreerde stroombane op germaniumskyfies van Texas Instruments en een vir geïntegreerde stroombane op silikonskyfies van Fairchild.Aanvanklik het die twee maatskappye 'n hewige dispuut gehad oor die eienaarskap van die patente op die geïntegreerde stroombane, maar later het die Patentkantoor die eienaarskap van die patente op die geïntegreerde stroombane deur albei maatskappye erken.
Soos Fairchild se proses egter meer gevorderd was, het dit die standaard vir geïntegreerde stroombane geword en word dit vandag nog gebruik.Later het Noyce, die uitvinder van die geïntegreerde stroombaan, en Moore, die uitvinder van Moore's Law, Centron Semiconductor verlaat, wat terloops albei lede van die "Agt Verraaiers" was.Hulle het saam met Grove geskep wat nou die wêreld se grootste halfgeleier-skyfiemaatskappy is, Intel.
Die drie stigters van Intel, van links: Grove, Noyce en Moore

In daaropvolgende ontwikkelings het Intel silikonskyfies gedruk.Dit het reuse soos Texas Instruments, Motorola en IBM geklop om die koning van die halfgeleierberging- en SVE-sektor te word.

Namate Intel die dominante speler in die bedryf geword het, het silikon ook germanium beëindig, en wat eens Santa Clara Valley was, is herdoop na "Silicon Valley".Sedertdien het silikonskyfies die ekwivalent van halfgeleierskyfies in openbare persepsie geword.

Germanium het egter 'n paar baie moeilike probleme om op te los, soos die baie koppelvlakdefekte van halfgeleiers, swak termiese stabiliteit en die gebrek aan digte oksiede.Boonop is germanium 'n seldsame element, met slegs 7 dele per miljoen in die aardkors, en germaniumerts is ook baie verstrooi.Dit is omdat germanium baie skaars en nie gekonsentreerd is nie, dat die koste van grondstowwe vir germanium hoog bly;dinge is skaars, en die hoë koste van grondstowwe maak germaniumtransistors nie goedkoper nie, so dit is moeilik om germaniumtransistors op groot skaal te vervaardig.

Navorsers het dus 'n vlak opgespring en na die element silikon gekyk.Jy kan sê dat al die germanium se inherente swakpunte silikon se inherente sterkpunte is.

Silikon is die tweede volopste element na suurstof, maar jy kan basies nie silikonmonomere in die natuur vind nie;sy mees algemene verbindings is silika en silikate.Hiervan is silika op sy beurt een van die hoofkomponente van sand.Daarbenewens is verbindings soos veldspaat, graniet en kwarts almal gebaseer op silika-suurstofverbindings.

Silikon is termies stabiel, het 'n digte oksied met 'n hoë diëlektriese konstante en kan maklik voorberei word met 'n silikon-silikonoksied-koppelvlak met baie min grensvlakdefekte.

Silikonoksied is onoplosbaar in water (germaniumoksied is oplosbaar in water) en onoplosbaar in die meeste sure, wat eenvoudig 'n perfekte pasmaat is vir die korrosiedruktegniek wat vir gedrukte stroombaanborde gebruik word.Die produk van hierdie kombinasie is die geïntegreerde stroombaan-planêre proses wat tot vandag toe voortduur.