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Tecnología
ELECTRÓNICA
Materiales y componentes semiconductores - 5ª parte
El transistor (continuación)
El transistor de efecto de campo (FET)
l concepto de este transistor es más sencillo que el de unión, y su concepción
teórica fue muy anterior a la de éste. Basta recordar que es el que estaba
intentando fabricar Shockley cuando se creó el transistor de efecto de punta. Sin embargo, su fabricación no fue posible hasta que no se tuvo un conocimiento
exacto del funcionamiento interno de los cristales semiconductores.
Consta básicamente de un bloque principal de tipo p o n, rodeado por un anillo de semiconductor de tipo opuesto. En ambos extremos del bloque principal se hallan dos contactos. Por uno de ellos entra la corriente y recibe el nombre de surtidor o fuente, por el otro sale la corriente controlada y recibe el nombre de drenador. En el anillo que rodea a este bloque se ha colocado un tercer contacto, que recibe el nombre de puerta, y que recibe la señal encargada de controlar el paso de corriente de la fuente o surtidor al drenador.
Al igual que en los transistores de unión, una parte puede ser positiva y la otra negativa, ya que el funcionamiento es idéntico pero sustituyendo electrones por huecos y viceversa. Si se supone que la zona central es negativa y el anillo que la recubre es positivo, cuando no existe señal en la puerta, la corriente fluye libremente de surtidor al drenador. Pero si se coloca una señal negativa en la puerta, se crea un efecto electrostático cerca del drenador que tiende a rechazar los electrones provenientes del surtidor, interrumpiéndose la corriente.
La fabricación de semiconductores
El componente fundamental de los transistores es el silicio. Éste es el componente principal de las rocas y, por tanto, se halla en la naturaleza abundantemente. Pero para su empleo en electrónica, es necesario que el silicio a manejar tenga dos propiedades: la primera es que sea extremadamente puro, ya que un átomo de impureza entre un millón estropea el material, y la segunda propiedad es que sea monocristalino. Esto significa que todos sus átomos deben estar entrelazados entre sí en una única estructura geométrica cristalina. Normalmente, en la naturaleza el silicio se presenta en forma de aglomerados policristalinos, formados por múltiples cristales unidos entre sí pero con estructuras separadas.
Para obtener silicio en cantidades elevadas y que cumpla estas características, se emplea el sistema de crecimiento por estirado, o método Czochralski. Se parte de silicio ya purificado por procedimientos industriales convencionales.
La mayoría de las impurezas se han eliminado, pero el material sigue teniendo demasiadas impurezas como para ser útil. Este silicio se calienta a una temperatura de 1800 grados centígrados, superior a la del punto de fusión del silicio, que es de 1685 grados centígrados. En el líquido se introduce un pequeño cristal de silicio y se empieza a tirar de él lentamente hacia arriba. El silicio se va quedando adherido y debido a que el enfriamiento es lento, forma una barra monocristalina con un diámetro comprendido entre 15 y 20 centímetros.
Para quitarle las impurezas restantes, se hace pasar la barra por un anillo en el que se la somete a un campo de microondas. Este campo calienta la barra y desplaza las impurezas hacia su parte inferior. Finalmente se elimina esta parte inferior de la barra, y el resto se parte en obleas muy finas que son las que se utilizan de base para fabricar transistores y circuitos integrados.
La fabricación de cada tipo de transistor o circuito integrado requiere una serie de pasos distintos. El primer transistor, de efecto de punta, era relativamente sencillo de fabricar, pero sus malas características electrónicas hicieron que fuera sustituido por otros más complejos de producir pero con mejor calidad. Se partía de una oblea dopada con átomos del grupo V, para que fuera negativa. Sobre la superficie de dicha oblea se colocaban dos contactos cargados positivamente, que creaban dos pequeñas zonas positivas. Junto con la base cargada negativamente, formaban un transistor.
El sistema de fabricación era muy inseguro y durante los años en que se utilizó, los fabricantes empleaban el curioso proceso de fabricar transistores y medir posteriormente sus características para ver de qué tipo habían salido.
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