2. Transistor de contacto puntualLlamado también transistor de punta de contacto, fue el primer transistor capaz de obtener ganancia, inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector. La corriente de base es capaz de modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de "transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de banda. En la actualidad ha desaparecido.
3. Transistor de unión bipolar El transistor de unión bipolar, o BJT por sus siglas en inglés, se fabrica básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante. Sobre el sustrato de cristal, se contaminan en forma muy controlada tres zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando formadas dos uniones NP. La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas). Normalmente se utilizan como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o Galio (Ga) y donantes N al Arsénico (As) o Fósforo (P). La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN, donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas (por lo general, el emisor está mucho más contaminado que el colector). El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de contaminación (difusión gaseosa, epitaxial, etc.) y del comportamiento cuántico de la unión.
4. Transistor de unión unipolar o de efecto de campo El transistor de unión unipolar, también llamado de efecto de campo de unión (JFET), fue el primer transistor de efecto de campo en la práctica. Lo forma una barra de material semiconductor de silicio de tipo N o P. En los terminales de la barra se establece un contacto óhmico, tenemos así un transistor de efecto de campo tipo N de la forma más básica. Si se difunden dos regiones P en una barra de material N y se conectan externamente entre sí, se producirá una puerta. A uno de estos contactos le llamaremos surtidor y al otro drenador. Aplicando tensión positiva entre el drenador y el surtidor y conectando a puerta al surtidor, estableceremos una corriente, a la que llamaremos corriente de drenador con polarización cero. Con un potencial negativo de puerta al que llamamos tensión de estrangulamiento, cesa la conducción en el canal. El transistor de efecto de campo, o FET por sus siglas en inglés, que controla la corriente en función de una tensión; tienen alta impedancia de entrada. Transistor de efecto de campo de unión, JFET, construido mediante una unión PN. Transistor de efecto de campo de compuerta aislada, IGFET, en el que la compuerta se aísla del canal mediante un dieléctrico. Transistor de efecto de campo MOS, MOSFET, donde MOS significa Metal-Óxido-Semiconductor, en este caso la compuerta es metálica y está separada del canal semiconductor por una capa de óxido.
5. Transistores de aleación Por este procedimiento se puede realizar transistores PNP de Ge de pequeña y mediana potencia (hasta 150 W). Normalmente se parte de discos de Ge monocristalino tipo N. Se coloca en un molde de grafito, a la vez que se introducen dos bolitas del componente de la aleación que se quiere formar (para este caso In). La de mayor tamaño se coloca en la cara destinada al colector y la más pequeña para el emisor. El conjunto se introduce en un horno con una atmósfera neutra o ligeramente reductora y se realiza el proceso de vuelco. A una temperatura de 600 ºC se forma una aleación eutéctica de In-Ge que contiene el 24% de Ge, una vez girado el molde 90ºC. A continuación se gira dicho molde 180 ºC para la formación del emisor. Los tiempos de permanencia en cada fase determinan la profundidad de las uniones base-emisor y base-colector. Las aplicaciones más importantes de estos transistores son para baja frecuencia y conmutación media de baja potencia, así como para usos generales que no exijan rendimientos elevados. Existe una variante para señales débiles que son las de aleación difusa. Estos son básicamente iguales a los de aleación, pero haciendo que el emisor forme en una aleación de In como Ge tipo N fuertemente dopado como muestra la figura de la izquierda. Esto es debido a que entre las dos capas de conductividades diferentes, existe un campo acelerado, disminuyendo el tiempo de tránsito.
6. Transistores por difusión. Técnica Mesa Sobre una oblea de Ge tipo P o Si tipo N, que constituye el colector, se difunde arsénico o boro según se trate de Ge o Si respectivamente. El emisor se obtiene por difusión (a veces aleación) de Indio para el Ge o de Fósforo para el Si. Se metalizan las conexiones y se fijan los terminales por termocompresión. Como se ha podido observar, se obtienen transistores PNP de Ge y NPN de Si. La técnica mesa reduce las superficies de unión colector-base, eliminando en gran parte la capacidad parásita asociada a esta unión (ya que normalmente está polarizado en inversa). También permite obtener un reducido espesor de base, con lo que se llega a frecuencias de corte de 500 Mhz. Además de estas características, podemos reseñar la elevada superficie de colector, con lo que sus aplicaciones se pueden enfocar hacia transistores de Radiofrecuencia (RF) de potencia. Algunos variantes más perfeccionados con métodos epitaxiales se usan para VHF y en general para conmutación rápida.
7. Transistores planares El nombre de planar se debe a que la superficie de la pastilla permanece plana, es decir, no presenta irregularidades geométricas como los transistores de aleación, mesa, etc. El proceso comienza por la obtención de máscaras de una escala 500:1 aproximadamente, para luego reducirse a tamaño natural mediante fotolitografía. Estas máscaras van a determinar las zonas donde se han de hacer las difusiones correspondientes a cada parte del transistor, incluidas las metalizaciones. Hay que decir que las máscaras definitivas que se aplicarán a las obleas de Si, están constituidas por una multiplicidad de máscaras elementales correspondientes a un solo transistor. Es decir, que se fabrican unos 4000 transistores a la vez en la misma oblea y a continuación se separan para su encapsulación. El proceso de fabricación se va a explicar respecto a un transistor aislado, aunque como ya se ha dicho no sea fiel reflejo de la realidad. Se parte de un disco de Si tipo N, poco dopado (alta resistividad). Se procede a una oxidación global en un horno a 1200 ºC. A continuación se recubre la cara superior con una resina fotosensible, para después colocarle la máscara correspondiente e iluminarla, generalmente con luz actínica. Se ataca el disco mediante fluoruro amónico y fluorhídrico para eliminar la resina polimerizada y el óxido, donde se ha de hacer la difusión a una temperatura de 1200 ºC y se realiza una difusión de B en forma de vapor, obteniéndose la base tipo P. Se introduce vapor de agua en el horno y se forma nuevamente SiO2 para proteger la zona difundida. Para la formación del emisor se procede de la misma forma que para la base, con su máscara correspondiente y con una difusión tipo N con Fósforo o Arsénico. La pureza de la oblea inicial es muy importante, pues las dos difusiones posteriores (la de base tipo P y la de emisor tipo N) tienen que contrarrestar las impurezas que hubiera, disminuyendo por consiguiente la resistividad del material, y no se puede admitir un emisor con una resistividad demasiado baja. Para terminar, se procede a la metalización mediante la apertura de ventanas de forma análoga a la formación de la base y el emisor. Por último, se sueldan los terminales dummets de la base y el emisor por termocompresión, mientras que el colector suele ir conectada a la cápsula para obtener una mejor disipación térmica. Existe una variante de esta técnica denominada planar-epitaxial. Esta se diferencia de aquella en que se parte de una oblea de Si fuertemente dopado (menos puro) llamado sustrato, sobre la cual se hace crecer una capa epitaxial tipo N de elevada resistividad. A partir de aquí, el proceso es idéntico al planar. Con esta técnica se obtiene la ventaja de que la tensión inversa máxima que puede soportar la unión base-colector, es elevada gracias a la gran resistividad de la capa epitaxial, pero permite, a diferencia de la técnica planar, que la tensión de saturación sea pequeña gracias a la baja resistividad del sustrato, mejorando los tiempos de conmutación y la potencia útil respecto a los planares. Las aplicaciones de los transistores planares, son innumerables, como principales podemos citar transistores de señales fuerte o de potencia y VHF para los planares-epitaxiales, así como para conmutaciones rápidas. Cuando se requieren transistores de potencia para alta frecuencia, se suele aumentar la longitud de difusión del emisor adoptando estructuras interdigitadas en forma de cruz o peines como puede observarse en la figura de la derecha. Esto es debido a la elevada concentración de portadores sobre los bordes del emisor, por las elevadas densidades de corriente que ha de soportar. Los transistores de efecto campo, también se fabrican mediante la técnica planar-epitaxial, sólo que mediante un proceso distinto.
