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Transistor de unión difusa

Un transistor de unión difusa es un transistor formado difundiendo dopantes en un sustrato semiconductor . El proceso de difusión se desarrolló más tarde que los procesos de unión de aleación y unión crecida para fabricar transistores de unión bipolar (BJT).

Bell Labs desarrolló el primer prototipo de transistores bipolares de unión difusa en 1954. [1]

Transistor de base difusa

Los primeros transistores de unión difusa fueron transistores de base difusa . Estos transistores todavía tenían emisores de aleación y, a veces, colectores de aleación, como los anteriores transistores de unión de aleación. Sólo la base se difundió en el sustrato. A veces el sustrato formaba el colector, pero en transistores como los transistores de microaleación difusa de Philco el sustrato era la mayor parte de la base.

Doble difusión

En Bell Labs, Calvin Souther Fuller produjo una comprensión física básica de un medio para formar directamente el emisor, la base y el colector mediante doble difusión. El método se resumió en una historia de la ciencia en Bell: [2]

"Fuller había demostrado que los aceptores de bajo peso atómico se difunden más rápidamente que los donantes , lo que hizo posibles estructuras n–p–n mediante la difusión simultánea de donantes y aceptores de concentraciones superficiales apropiadamente diferentes. La primera capa n (el emisor) se formó debido a mayor concentración superficial del donante (por ejemplo, antimonio ). La base se formó más allá debido a la difusión más rápida del aceptor (por ejemplo, aluminio ). El límite interno (colector) de la base apareció donde no había aluminio difundido. ya no sobrecompensaba el dopaje de fondo de tipo n del silicio original . Las capas base de los transistores resultantes tenían un grosor de 4 μm... Los transistores resultantes tenían una frecuencia de corte de 120 MHz.

transistores de mesa

Comparación de las tecnologías mesa (izquierda) y plana (Hoerni, derecha). Las dimensiones se muestran esquemáticamente.

Texas Instruments fabricó los primeros transistores de silicio de unión crecida en 1954. [3] El transistor mesa de silicio difuso fue desarrollado en Bell Labs en 1955 y Fairchild Semiconductor lo puso a disposición comercial en 1958. [4]

Estos transistores fueron los primeros en tener bases y emisores difusos. Desafortunadamente, como todos los transistores anteriores, el borde de la unión colector-base estaba expuesto, lo que la hacía sensible a fugas debido a la contaminación de la superficie, por lo que requería sellos herméticos o pasivación para evitar la degradación de las características del transistor con el tiempo. [5]

transistor plano

Sección transversal simplificada de un transistor de unión bipolar npn plano

El transistor plano fue desarrollado por el Dr. Jean Hoerni [6] en Fairchild Semiconductor en 1959. El proceso plano utilizado para fabricar estos transistores hizo posible la producción en masa de circuitos integrados monolíticos .

Los transistores planos tienen una capa de pasivación de sílice para proteger los bordes de la unión de la contaminación, lo que hace posible un embalaje plástico económico sin riesgo de degradación de las características del transistor con el tiempo.

Los primeros transistores planos tenían una velocidad de conmutación mucho menor que los transistores de unión de aleación de la época, pero como podían producirse en masa y los transistores de unión de aleación no, costaban mucho menos y las características de los transistores planos mejoraron muy rápidamente. superando los de todos los transistores anteriores y haciendo que los transistores anteriores queden obsoletos.

Referencias

  1. ^ Prototipo de triodo de base difusa de Bell Labs, Museo de transistores, Galería de fotografías históricas de transistores.
  2. ^ S. Millman editor (1983) Una historia de la ingeniería y la ciencia en el sistema Bell , volumen 4: Ciencias físicas, Bell Labs ISBN  0-932764-03-7 p. 426
  3. ^ Lécuyer, Christophe; Brock, David C. (2010). Creadores del microchip: una historia documental de Fairchild Semiconductor. Prensa del MIT. ISBN 9780262014243., pag. 11.
  4. ^ Lécuyer y Brock 2010, págs. 10-22
  5. ^ Riordan, Michael (diciembre de 2007). "La solución de dióxido de silicio: cómo el físico Jean Hoerni construyó el puente entre el transistor y el circuito integrado". Espectro IEEE . IEEE . Consultado el 28 de noviembre de 2012 .
  6. ^ Fairchild 2N1613, Museo de Transistores, Galería de fotografías históricas de transistores.