Der Epitaxietransistor ist der Vorläufer vieler moderner Halbleiterbauelemente. Ein Standardtransistor verwendet drei direkt miteinander verschmolzene Halbleitermaterialstücke. Epitaxietransistoren sind einem Standardtransistor sehr ähnlich, außer dass sie eine sehr dünne Filmschicht aus reinem, ungeladenem Halbleitermaterial haben, die zwischen den Transistorabschnitten abgeschieden ist, um sie voneinander zu isolieren. Dies verbessert die Geschwindigkeit und Leistung des Geräts erheblich.
Ein Standardtransistor besteht aus drei Teilen eines halbleitenden Materials, beispielsweise Silizium. Das Silizium für diese Stücke wird mit einem Additiv vermischt, das ihnen eine elektrische Ladung verleiht. Bei einem NPN-Transistor, einem Industriestandard, sind zwei der Teile negativ geladen, während der dritte positiv geladen ist.
Um den Transistor aufzubauen, werden die drei Siliziumstücke miteinander verschmolzen, wobei das positiv geladene Stück zwischen den beiden negativ geladenen Stücken liegt. Sobald diese Teile miteinander verschmolzen sind, findet ein Austausch von Elektronen an den beiden Stellen statt, an denen sich die Teile treffen, den sogenannten Übergängen. Der Elektronenaustausch setzt sich in den Kontaktstellen fort, bis ein Gleichgewicht zwischen den negativen und positiven Ladungen erreicht ist. Nachdem die elektrischen Ladungen ausgeglichen sind, haben diese beiden Bereiche keine Ladung mehr und werden als Verarmungsgebiete bezeichnet.
Verarmungsbereiche in einem Transistor bestimmen viele der Betriebseigenschaften des Bauelements, z. B. wie schnell das Bauelement seinen Zustand ändern kann, was als Schalten bezeichnet wird, und bei welchen Spannungen das Bauelement leitet oder ausfällt, als Durchbruchs- oder Lawinenspannung bezeichnet. Da das Verfahren zum Erzeugen von Verarmungsbereichen in Standardtransistoren natürlich erfolgt, sind sie nicht optimal präzise und können nicht gesteuert werden, um ihre physikalische Struktur zu verbessern oder zu ändern, über die Änderung der Stärke der anfänglich dem Silizium hinzugefügten Ladung hinaus. Jahrelang hatten Germanium-Transistoren im Vergleich zu Silizium-Transistoren überlegene Schaltgeschwindigkeiten, einfach weil der Germanium-Halbleiter dazu neigte, von Natur aus engere Verarmungsbereiche zu bilden.
1951 entwickelten Howard Christensen und Gordon Teal von Bell Labs eine Technologie, die wir heute als epitaktische Abscheidung bezeichnen. Diese Technologie könnte, wie der Name schon sagt, einen sehr dünnen Film oder eine sehr dünne Materialschicht auf einem Substrat aus einem identischen Material abscheiden. 1960 leitete Henry Theurer das Bell-Team, das die Verwendung der epitaktischen Abscheidung für Siliziumhalbleiter perfektionierte.
Dieser neue Ansatz bei der Konstruktion von Transistoren hat Halbleiterbauelemente für immer verändert. Anstatt sich auf die natürlichen Tendenzen von Silizium zu verlassen, die Verarmungsbereiche eines Transistors zu bilden, könnte die Technologie sehr dünne Schichten aus reinem, ungeladenem Silizium hinzufügen, die als Verarmungsbereiche fungieren würden. Dieses Verfahren gab Designern eine präzise Kontrolle über die Betriebseigenschaften von Siliziumtransistoren, und zum ersten Mal waren kostengünstige Siliziumtransistoren ihren Germanium-Pendants in jeder Hinsicht überlegen.
Mit dem perfektionierten epitaktischen Abscheidungsprozess schuf das Bell-Team den ersten epitaktischen Transistor, den das Unternehmen sofort in seinen Telefonschaltgeräten in Betrieb nahm und sowohl die Geschwindigkeit als auch die Zuverlässigkeit des Systems verbesserte. Beeindruckt von der Leistung des Epitaxietransistors begann Fairchild Semiconductors mit der Arbeit an seinem eigenen Epitaxietransistor, dem legendären 2N914. Es brachte das Gerät 1961 auf den Markt und blieb weit verbreitet.
Nach der Veröffentlichung von Fairchild begannen andere Unternehmen wie Sylvania, Motorola und Texas Instruments mit der Arbeit an ihren eigenen epitaktischen Transistoren, und das Siliziumzeitalter der Elektronik war geboren. Aufgrund des Erfolgs der epitaktischen Abscheidung bei der Herstellung von Transistoren und Siliziumvorrichtungen im Allgemeinen suchten Ingenieure nach anderen Anwendungen für die Technologie, und sie wurde bald mit anderen Materialien wie Metalloxiden eingesetzt. Die direkten Nachfahren des epitaktischen Transistors existieren in fast jedem vorstellbaren fortschrittlichen elektronischen Gerät: Flachbildschirme, Digitalkamera-CCDs, Mobiltelefone, integrierte Schaltkreise, Computerprozessoren, Speicherchips, Solarzellen und eine Vielzahl anderer Geräte, die die Grundlage für alles bilden moderne technische Systeme.