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Desarrollo de transistores

Desarrollo de transistores


Después de que se demostraron los primeros transistores, era obvio que no era un dispositivo fácil de fabricar y usar. Se requirió mucho desarrollo de transistores.

Para que el transistor se desarrollara para convertirlo en un dispositivo viable, no solo era necesario desarrollar los procesos, sino también los materiales.

El desarrollo del transistor es una parte tan importante de la historia del transistor como cualquier otro.

Desarrollo de transistores de unión

Los primeros transistores de contacto de punto eran muy poco fiables y no eran adecuados para la fabricación. Era necesario desarrollar una idea más fiable y fabricable.

Al darse cuenta de este problema, el propio Shockley desarrolló la idea de reemplazar los contactos puntuales con una unión p-n adecuada. Esto no fue solo un pensamiento pasajero porque toda la teoría detrás del funcionamiento del transistor de unión de nuevo estilo se había definido completamente mediante cálculos. Probablemente, lo que es más sorprendente es que desarrolló la idea solo unas semanas después de que su equipo hubiera inventado el primer dispositivo de contacto puntual.

Aunque Shockley pudo probar la viabilidad del transistor de unión, le tomó algo más de tiempo poder hacer uno en el laboratorio. No fue hasta abril de 1949 que se produjo el primero. Hizo esto dejando caer un poco de germanio de tipo p fundido sobre algo de tipo n caliente. La mancha resultante tuvo que ser aserrada por el medio para hacer las dos uniones p-n. Usando esta demostración muy cruda, pudo demostrar que el dispositivo tenía ganancia de corriente y potencia.

Desarrollo de materiales

Durante la década de 1950 se produjeron cambios muy importantes en el desarrollo de los transistores. Gran parte de esto se debió a la mejora de las técnicas para fabricar y refinar las materias primas.

En 1950, Teal logró utilizar el proceso Czockralski para fabricar cristales de germanio. Más tarde, en 1952, Pfann demostró el proceso de refinación de zonas. En este proceso, se pasa una bobina de inducción a lo largo del cristal. A medida que desciende derrite el material provocando que las impurezas sean transportadas hasta el final. De esta forma se podrían producir semiconductores con niveles de impureza mucho más bajos.

Las primeras etapas de estos desarrollos permitieron a Shockley producir cristales que podía dopar con niveles controlados de las impurezas correctas para formar una unión p-n. En la siguiente etapa de su trabajo logró producir una estructura n-p-n completa en un cristal de germanio. Aunque el transistor funcionó, su rendimiento no estuvo a la altura del estándar que Shockley había anticipado. Se requirió un mayor desarrollo material.

A medida que se desarrolló la tecnología de los materiales, más empresas comenzaron a producir transistores. Inicialmente, Bell comercializaba variedades tanto de contacto puntual como de "unión cultivada". Poco después, General Electric introdujo un tipo al que llamaron dispositivo de unión de aleación.

Hasta ese momento, todos los transistores estaban hechos de germanio. De hecho, en la conferencia del Instituto de Ingenieros de Radio en mayo de 1954, varios oradores afirmaron que los transistores de silicio estaban a muchos años de convertirse en una realidad. Para su sorpresa, Teal, que ahora se había mudado a una compañía poco conocida llamada Texas Instruments, produjo un dispositivo de silicio funcional. Esto le dio a Texas una ventaja en el campo de los transistores, lo que los convirtió en un importante fabricante de semiconductores. Los otros fabricantes tardaron varios años en introducir sus propias variedades de dispositivos de silicio.

Mientras Texas tomó la iniciativa al desarrollar el transistor de silicio, Bell y General Electric continuaron con otras líneas de investigación. El proceso de difusión de impurezas en el semiconductor se perfeccionó para que pudieran producirse las estructuras necesarias. Además de esto, otra mejora importante fue la capacidad de poder hacer crecer capas de óxido en las estructuras. Con técnicas fotográficas esto permitió controlar con mayor precisión las áreas de impureza.

Con las técnicas de difusión y fotográficas establecidas, fue posible producir muchos transistores a partir de una sola oblea. La rebanada podría cortarse luego para producir los transistores individuales. De esta manera, podrían producirse en cantidades suficientes para comenzar a bajar los precios a niveles en los que fueran más competitivos con las válvulas.

A pesar de las mejoras, los transistores seguían siendo comparativamente caros. A principios de la década de 1960, un transistor marcado ordinario costaba alrededor de £ 1 10s 0d (£ 1-50), pero para aquellos que no estaban tan preocupados por las especificaciones, se podían comprar transistores de punto rojo y blanco. Se trataba de productos rechazados por los fabricantes, pero ideales en muchos sentidos para los aficionados. El color denota la respuesta de frecuencia del dispositivo, el punto rojo eran dispositivos de audio y los puntos blancos eran para r.f. aplicaciones, pero con una respuesta de frecuencia limitada a dos o tres Megahercios en el mejor de los casos. Estos dispositivos se podrían comprar a un precio mucho más económico, alrededor de cinco chelines (25 peniques) cada uno.

Durante la década de 1960, los precios de los transistores cayeron drásticamente a medida que aumentaba su uso. El silicio reemplazó al germanio y también mejoró el rendimiento con transistores como el BC107 de uso generalizado.

Ver el vídeo: Que es el transistor? (Octubre 2020).