TIPOS DE TRANSISTORES Y SU FABRICACIÓN

Tipos de transistores y su fabricación

El uso masivo de los semiconductores desde su descubrimiento ha motivado la mejora continua de los métodos de fabricación, así como de sus características. La investigación y los diferentes procesos surgidos de ella para la construcción de transistores ha hecho que en la actualidad existan muchos fabricantes con amplias gamas de modelos que cubren la mayoría de las aplicaciones.

Se describen a continuación los procedimientos fundamentales usados en la construcción de los transistores.

Transistores de puntas de contacto

Se consiguen las dos uniones N-P del transistor por el mismo procedimiento usado en los diodos de puntas de contacto. En un trozo de semiconductor de tipo P, presionan dos puntas metálicas separadas una distancia adecuada, según se representa en esta imagen.

Formación transistores de punta de contacto

Haciendo pasar una fuerte corriente, de la base a las dos puntas de contacto, se forman alrededor de las zonas de presión superficies de tipo N, que constituyen con la que las soporta un transistor NPN. Este tipo de transistor se usa para corrientes débiles y altas frecuencias.

Transistores de aleación

Se coloca, en un tipo de semiconductor extrínseco, por ejemplo germanio de tipo N, un trozo de impureza trivalente, como puede ser el aluminio, y posteriormente se calientan en un horno a temperatura elevada, hasta que se funda y penetre el aluminio en el germanio de tipo N, dando lugar a una unión N-P. Este Sistema ya lo vimos en el tema de la fabricación de los diodos, sólo que ahora, y en el caso de los transistores, para obtener dos uniones a la vez hay que colocar a ambos lados del germanio de tipo N sendos trozos de impurezas trivalentes. 

Controlando adecuadamente el proceso de calentamiento se regula la difusión y la penetración de impurezas, como se aprecia en la figura siguiente.

Fabricación transistores de aleación

Este tipo de fabricación es muy usado para aplicaciones de baja frecuencia (B.F.).

Transistores de aleación difusa

Para elevar la frecuencia de trabajo del transistor por encima de 1.000 MHz se realiza el procedimiento de aleación colocando una placa de semiconductor de tipo P, que será el colector, y en una

de sus caras se deposita un trozo de material pentavalente (N), que hará de base, y otro, que contiene a la vez material trivalente y pentavalente, que hará de emisor.

Al comenzar el calentamiento, la difusión del material pentavalente "que es más rápida que el trivalente" hace que la de este último afecte al emisor, convirtiéndolo en zona P, y en sus alrededores se forma una zona N que, al estar en contacto con la de base, también N, acaban constituyendo un transistor PNP, como se representa en la siguiente figura.

Fabricación transistores de aleación difusa

Con este sistema de fabricación se reduce notablemente la resistencia de base del transistor, lo que permite que trabaje en frecuencias más altas.

Transistores de técnica epitaxial

Para mejorar las características de los transistores fabricados con la técnica de aleación difusa y conseguir una baja resistencia de colector, junto con una reducida constante de tiempo de saturación que les permita poder trabajar en conmutación con corrientes elevadas y grandes frecuencias, se contaminan los cristales semiconductores con átomos de impurezas, de forma que se puedan

controlar las concentraciones difundidas en las diferentes capas del cristal.

En el semiconductor de tipo P que constituirá el colector se deposita otra capa de semiconductor con la que se controla la difusión de impurezas en el colector. A continuación se difunden

las impurezas que formará la base y el emisor, como se esquematiza en esta imagen.

Formación transistores de técnica epitaxial

Transistores de técnica planar

Uno de los problemas más complicados con que se enfrentan los fabricantes en los procesos de formación de los semiconductores es el contacto de sus superficies con la atmósfera, o, en caso

de estar herméticamente encapsulados, con los materiales de relleno, que origina notables alteraciones en el funcionamiento. Para resolver este inconveniente surgió el proceso planar, que básicamente consiste en recubrir adecuadamente todas las partes, y en todas las fases, los electrodos a base de oxidar sus superficies, formando así una capa de óxido de silicio que actúa como protector y aislante.

Se comienza oxidando a temperatura elevada y en presencia del aire un trozo de semiconductor de silicio de tipo N, que finalmente constituirá el colector. El óxido de silicio recubre el semiconductor y lo aísla completamente, como se indica en la figura siguiente.

Formación transistores de técnica planar fase 1

El colector N actuará como soporte de todo el transistor y sobre él habrán de realizarse las difusiones precisas, para lo cual y utilizando técnicas de fotograbado se abre un orificio llamado ventana en la capa de óxido de silicio. Por dicha ventana se produce la difusión de una impureza trivalente, que forma una zona P cuya profundidad se controla durante el proceso, como podemos ver en esta imagen.

Formación transistores de técnica planar fase 2

Finalmente, y tras oxidar la superficie de tratamiento, se abre una nueva ventana, para crear una segunda difusión de impurezas pentavalentes en la zona P (ver siguiente imagen).

Formación transistores de técnica planar fase 3

Sólo resta oxidar de nuevo toda la superficie y abrir tres ventanas, que se metalizarán para soldar en ellas los terminales que salgan al exterior (siguiente figura).

Formación transistores de técnica planar fase 4

Este recubrimiento de óxido de silicio aísla y protege muy eficazmente al semiconductor y mantiene inalterables sus características.

Escrito por Archie Tecnology

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