El transistor epitaxial es el precursor de muchos dispositivos semiconductores modernos. Un transistor estándar utiliza tres piezas de material semiconductor fusionadas directamente. Los transistores epitaxiales se parecen mucho a un transistor estándar, excepto que tienen una capa muy fina de material semiconductor puro sin carga depositada entre las secciones del transistor para aislarlas entre sí. Esto mejora enormemente la velocidad y el rendimiento del dispositivo.
Un transistor estándar se compone de tres piezas de un material semiconductor, como el silicio. El silicio de estas piezas se mezcla con un aditivo que les da carga eléctrica. Para un transistor de tipo NPN, un estándar de la industria, dos de las piezas están cargadas negativamente mientras que la tercera está cargada positivamente.
Para construir el transistor, las tres piezas de silicio se fusionan, con la pieza con carga positiva intercalada entre las dos piezas con carga negativa. Una vez que estas piezas se fusionan, se produce un intercambio de electrones en los dos lugares donde se encuentran las piezas, llamados uniones. El intercambio de electrones continúa en las uniones hasta que se alcanza un equilibrio entre las cargas negativas y positivas. Habiendo equilibrado las cargas eléctricas, estas dos áreas ya no tienen carga y se denominan regiones de agotamiento.
Las regiones de agotamiento en un transistor determinan muchas de las características operativas del dispositivo, como la rapidez con que el dispositivo puede cambiar de estado, lo que se denomina conmutación, y a qué voltajes conducirá o fallará el dispositivo, lo que se denomina voltaje de ruptura o avalancha. Debido a que el método de creación de regiones de agotamiento en transistores estándar ocurre naturalmente, no son de una precisión óptima y no se pueden controlar para mejorar o alterar su estructura física, más allá de cambiar la fuerza de la carga inicialmente agregada al silicio. Durante años, los transistores de germanio tuvieron velocidades de conmutación superiores en comparación con los transistores de silicio simplemente porque el semiconductor de germanio tendía a formar regiones de agotamiento más estrechas de forma natural.
En 1951, Howard Christensen y Gordon Teal de Bell Labs crearon una tecnología que ahora llamamos deposición epitaxial. Esta tecnología, como su nombre indica, podría depositar una película o capa muy fina de material sobre un sustrato de un material idéntico. En 1960, Henry Theurer dirigió el equipo de Bell que perfeccionó el uso de la deposición epitaxial para semiconductores de silicio.
Este nuevo enfoque de la construcción de transistores cambió para siempre los dispositivos semiconductores. En lugar de depender de las tendencias naturales del silicio para formar las regiones de agotamiento de un transistor, la tecnología podría agregar capas muy delgadas de silicio puro sin carga que actuarían como regiones de agotamiento. Este proceso dio a los diseñadores un control preciso sobre las características operativas de los transistores de silicio y, por primera vez, los transistores de silicio rentables se volvieron superiores en todos los aspectos a sus homólogos de germanio.
Con el proceso de deposición epitaxial perfeccionado, el equipo de Bell creó el primer transistor epitaxial, que la compañía puso en servicio inmediato en su equipo de conmutación telefónica, mejorando tanto la velocidad como la confiabilidad del sistema. Impresionado con el rendimiento del transistor epitaxial, Fairchild Semiconductors comenzó a trabajar en su propio transistor epitaxial, el legendario 2N914. Lanzó el dispositivo al mercado en 1961 y se mantuvo en uso generalizado.
Tras el lanzamiento de Fairchild, otras empresas, como Sylvania, Motorola y Texas Instruments, empezaron a trabajar en sus propios transistores epitaxiales y nació la era del silicio de la electrónica. Debido al éxito de la deposición epitaxial en la creación de transistores y dispositivos de silicio en general, los ingenieros buscaron otros usos para la tecnología y pronto se puso a trabajar con otros materiales, como los óxidos metálicos. Los descendientes directos del transistor epitaxial existen en casi todos los dispositivos electrónicos avanzados imaginables: pantallas planas, CCD de cámaras digitales, teléfonos celulares, circuitos integrados, procesadores de computadora, chips de memoria, células solares y una miríada de otros dispositivos que forman la base de todos. sistemas tecnológicos modernos.