Un transistor de unión difusa es un transistor formado mediante la difusión de 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 transistores de unión de aleación anteriores. Solo la base se difundió en el sustrato. A veces, el sustrato formaba el colector, pero en transistores como los transistores difusos de microaleaciones de Philco , el sustrato era la mayor parte de la base.
Difusión doble
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 posible n-p-n estructuras mediante la difusión simultánea de donantes y aceptores de concentraciones de superficie apropiadamente diferentes. La primera capa n (el emisor) se formó debido a la 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 el aluminio difuso no compensó en exceso 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 ".
Transistor Mesa
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 comercializado por Fairchild Semiconductor en 1958. [4]
Estos transistores fueron los primeros en tener tanto bases difusas como emisores difusos. Desafortunadamente, como todos los transistores anteriores, el borde de la unión colector-base estaba expuesto, haciéndolo sensible a las fugas a través de la contaminación de la superficie, por lo que se requieren sellos herméticos o pasivación para evitar la degradación de las características del transistor con el tiempo. [5]
Transistor plano
El transistor plano fue desarrollado por el Dr. Jean Hoerni [6] en Fairchild Semiconductor en 1959. El proceso plano utilizado para hacer estos transistores hizo posible los circuitos integrados monolíticos producidos en masa .
Los transistores planos tienen una capa de pasivación de sílice para proteger los bordes de la unión de la contaminación, lo que hace posible el envasado de plástico económico sin arriesgar la degradación de las características del transistor con el tiempo.
Los primeros transistores planos tenían una velocidad de conmutación mucho más baja que los transistores de unión de aleación de la época, pero como podían producirse en masa y los transistores de unión de aleación no podían hacerlo, cuestan mucho menos y las características de los transistores planos mejoraron muy rápidamente, rápidamente. superando los de todos los transistores anteriores y haciendo obsoletos los transistores anteriores.
Referencias
- ^ Triodo base difusa prototipo de Bell Labs , Museo del transistor, Galería de fotos histórica del transistor.
- ^ Editor de S. Millman (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
- ^ Lécuyer, Christophe; Brock, David C. (2010). Creadores del microchip: una historia documental de Fairchild Semiconductor . Prensa del MIT. ISBN 9780262014243., pag. 11.
- ^ Lécuyer y Brock 2010 , págs. 10-22
- ^ Riordan, Michael (diciembre de 2007). "La solución de dióxido de silicio: cómo el físico Jean Hoerni construyó el puente del transistor al circuito integrado" . Espectro IEEE . IEEE . Consultado el 28 de noviembre de 2012 .
- ^ Fairchild 2N1613 , Museo del transistor, Galería de fotos histórica del transistor.
- Editor de FM Smits (1985) Una historia de la ingeniería y la ciencia en el sistema Bell , volumen 6: Tecnología electrónica, págs. 43–57, Bell Labs , ISBN 0-932764-07-X .