Transistor de unión difusa

Un transistor de unión difusa es un transistor formado mediante la difusión de dopantes en un sustrato semiconductor . El proceso de difusión se desarrolló posteriormente a los procesos de unión por aleación y unión por crecimiento para la fabricación de transistores de unión bipolar (BJT).

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

Los primeros transistores de unión difusa fueron transistores de base difusa . Estos transistores aún tenían emisores de aleación y, a veces, colectores de aleación, al igual que los transistores de unión de aleación anteriores. Solo la base se difundía en el sustrato. En ocasiones, el sustrato formaba el colector, pero en transistores como los transistores de microaleación difusa de Philco , el sustrato constituía la mayor parte de la base.

En Bell Labs, Calvin Souther Fuller produjo una comprensión física básica de un método 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 demostró que los aceptores de bajo peso atómico se difunden más rápidamente que los donantes , lo que posibilitó la formación de estructuras n-p-n mediante la difusión simultánea de donantes y aceptores con concentraciones superficiales adecuadamente 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 de esta debido a la difusión más rápida del aceptor (por ejemplo, aluminio ). El límite interno (colector) de la base apareció donde el aluminio difundido ya no sobrecompensaba el dopaje de fondo de tipo n del silicio original . Las capas base de los transistores resultantes tenían un espesor de 4 μm. ... Los transistores resultantes tenían una frecuencia de corte de 120 MHz.

Texas Instruments fabricó los primeros transistores de silicio de unión crecida en 1954. ^{[ 3 ]} El transistor de 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 lo hacía sensible a las fugas por contaminación superficial, por lo que se requerían sellos herméticos o pasivación para evitar la degradación de las características del transistor con el tiempo. ^{[ 5 ]}

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

Los transistores planares cuentan con una capa de pasivación de sílice para proteger los bordes de la unión de la contaminación, lo que permite un encapsulado de plástico económico sin riesgo de degradación de las características del transistor con el tiempo.

Los primeros transistores planares 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 planares mejoraron muy rápidamente, superando con rapidez las de todos los transistores anteriores y dejando obsoletos a estos últimos.

• FM Smits (editor, 1985) 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.