El aislamiento de unión p-n es un método utilizado para aislar eléctricamente componentes electrónicos , como transistores , en un circuito integrado (CI) rodeando los componentes con uniones p-n con polarización inversa .
Al rodear un transistor, resistencia, condensador u otro componente de un circuito integrado con material semiconductor dopado utilizando una especie opuesta del dopante del sustrato , y conectar este material circundante a un voltaje que polariza inversamente la unión p-n que se forma, Es posible crear una región que forme un "pozo" eléctricamente aislado alrededor del componente.
Suponga que la oblea semiconductora es de material tipo p . Suponga también que se coloca un anillo de material tipo n alrededor de un transistor y debajo del mismo. Si el material tipo p dentro del anillo tipo n ahora está conectado al terminal negativo de la fuente de alimentación y el anillo tipo n está conectado al terminal positivo , los ' agujeros ' en la región tipo p se alejan de la unión p-n, lo que hace que aumente el ancho de la región de agotamiento no conductora . De manera similar, debido a que la región de tipo n está conectada al terminal positivo, los electrones también se alejarán de la unión.
Esto aumenta efectivamente la barrera de potencial y aumenta en gran medida la resistencia eléctrica contra el flujo de portadores de carga . Por esta razón, no habrá (o será mínima) corriente eléctrica a través de la unión.
En el medio de la unión del material p-n, se crea una región de agotamiento para aislar el voltaje inverso. El ancho de la región de agotamiento aumenta con un voltaje más alto. El campo eléctrico crece a medida que aumenta el voltaje inverso. Cuando el campo eléctrico aumenta más allá de un nivel crítico, la unión se rompe y la corriente comienza a fluir por ruptura de avalancha . Por lo tanto, se debe tener cuidado de que los voltajes del circuito no excedan el voltaje de ruptura o cese el aislamiento eléctrico.
En un artículo titulado "Microelectronics", publicado en Scientific American , septiembre de 1977, volumen 23, número 3, págs. 63-9, Robert Noyce escribió:
"El circuito integrado, tal como lo concebimos y desarrollamos en Fairchild Semiconductor en 1959, logra la separación e interconexión de transistores y otros elementos del circuito eléctricamente en lugar de físicamente. La separación se logra mediante la introducción de diodos pn, o rectificadores, que permiten que la corriente fluya. en una sola dirección. La técnica fue patentada por Kurt Lehovec de la Sprague Electric Company".
El ingeniero de Sprague Electric Company, Kurt Lehovec, presentó la patente estadounidense 3.029.366 para el aislamiento de la unión p-n en 1959, y se le concedió la patente en 1962. Se informa (durante sus conferencias sobre células de memoria semiconductoras) que dijo: "Nunca saqué ni un centavo de [la patente]". Sin embargo, IT History afirma que le pagaron ( pro forma ) al menos un dólar por lo que posiblemente sea el invento más importante de la historia, ya que también fue fundamental en la invención del LED y la célula solar , los cuales dice Lau Wai Shing . Lehovec también fue pionero en la investigación de.
Cuando Robert Noyce inventó el circuito integrado monolítico en 1959, su idea del aislamiento de la unión p-n se basó en el proceso plano de Hoerni. [1] En 1976, Noyce declaró que, en enero de 1959, no conocía el trabajo de Lehovec. [2]