El transistor de unión desarrollada fue el primer tipo de transistor de unión bipolar que se fabricó. [1] Fue inventado por William Shockley en Bell Labs el 23 de junio de 1948 [2] (patente presentada el 26 de junio de 1948), seis meses después del primer transistor de contacto puntual bipolar . Los primeros prototipos de germanio se fabricaron en 1949. Bell Labs anunció el transistor de unión desarrollada de Shockley el 4 de julio de 1951.
Un transistor de unión cultivada NPN está hecho de un solo cristal de material semiconductor en el que se han formado dos uniones PN . Durante el proceso de crecimiento, se extrae lentamente un cristal semilla de un baño de semiconductor fundido, que luego crece hasta convertirse en un cristal con forma de varilla ( boule ). El semiconductor fundido se dopa con dopante de tipo N al principio. En un momento predeterminado del proceso de crecimiento se añade una pequeña pastilla de un dopante de tipo P , seguida casi inmediatamente por una pastilla algo más grande de un dopante de tipo N. Estos dopantes se disuelven en el semiconductor fundido y cambian el tipo de semiconductor que se cultiva posteriormente. El cristal resultante tiene una fina capa de material de tipo P intercalada entre secciones de material de tipo N. Esta capa de tipo P puede tener un grosor de tan solo una milésima de pulgada (25 μm). El cristal se corta en rodajas, dejando la fina capa de tipo P en el centro de la rodaja, y luego se corta en barras. Cada barra se convierte en un transistor soldando sus extremos de tipo N a cables conductores y de soporte, luego soldando un cable de oro muy fino a la capa central de tipo P y, finalmente, encerrándolo en una lata sellada herméticamente . Un proceso similar, utilizando los dopantes opuestos, crea un transistor de unión desarrollada PNP.
La parte más difícil de este proceso es soldar el alambre de oro a la capa base, ya que el alambre puede tener un diámetro mayor que el espesor de la base. Para facilitar esta operación, el alambre de oro se afila o se aplana hasta que el extremo sea más delgado que la capa base. La punta del alambre de oro se desliza a lo largo de la barra hasta que la medición de la resistencia eléctrica muestra que está en contacto con la capa base. En este momento se aplica un pulso de corriente, soldando el alambre en su lugar. Desafortunadamente, a veces la soldadura es demasiado grande o está ligeramente descentrada en la capa base. Para evitar un cortocircuito en el transistor, el alambre de oro se alea con una pequeña cantidad del mismo tipo de dopante que se usa en la base. Esto hace que la capa base se vuelva ligeramente más gruesa en el punto de la soldadura.
Los transistores de unión desarrollada rara vez funcionaban a frecuencias superiores al rango de audio, debido a sus capas base relativamente gruesas. Hacer crecer capas base delgadas era muy difícil de controlar y soldar el cable a la base se hacía más difícil cuanto más delgado era. Se podía obtener un funcionamiento a frecuencias más altas soldando un segundo cable en el lado opuesto de la base, creando un transistor tetrodo y utilizando una polarización especial en esta segunda conexión de base.