Download Tema 1: Fabricación de Dispositivos semiconductores

HISTORIA RESUMIDA
DE LA ELECTRONICA
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1.1.- Evolución histórica de la
tecnología electrónica.
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Definición de Electrónica:
"Electrónica es la rama de la Ciencia y la Tecnología que se
ocupa del estudio de las leyes que rigen el tránsito controlado
de electrones a través del vacío, de gases o de
semiconductores, así como del estudio y desarrollo de los
dispositivos en los que se produce este movimiento
controlado y de las aplicaciones que de ello se deriven".
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Era del tubo de vacío
Abarca la primera mitad del siglo XX
1905 A.Fleming inventa la primera válvula de vació, el diodo termoiónico
Estos dispositivos aprovecharon la observación previa de T.A. Edison (1881) de que, para
que pase corriente entre un electrodo (ánodo) y un filamento (cátodo), es necesario que el
electrodo sea positivo respecto al filamento.
Esta propiedad fue estudiada por W.Preece en 1885 y el propio Fleming entre 1890 y
1896 y fue explicada mediante la teoría de la emisión termoiónica de Richardson
Ánodo +
Cátodo -
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1907 Lee de Forest propone el tríodo, primer amplificador
1912 el perfeccionamiento alcanzado por los tubos de vacío hizo posible que F.Lowenstein
patentara el tríodo como amplificador , aumentando el grado de vacío en su interior,
1916 Hull y Schottky introducen la rejilla pantalla entre la de control y el ánodo para disminuir
capacidades dando lugar al tetrodo
1928, cuando B.Tellegen introdujo una nueva rejilla proponiendo un nuevo dispositivo: el
pentodo. Esta última rejilla, llamada supresora, está conectada cerca del ánodo y tiene como
misión eliminar la emisión secundaria de electrones,.
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1922 Estaba generalizado el uso de tubos electrónicos en
múltiples aplicaciones:
 Comunicaciones: radio y teléfono
 Rectificadores de potencia,
 Amplificadores de potencia,
 Convertidores DC-AC, (corriente continua a alterna)
 Controladores de motores, hornos de inducción, etc.
 Informática
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1946 Eckert y Mauchly construyen el primer ordenador electrónico
(ENIAC)
Diseñado para calcular tablas balísticas.
Utilizaba unos 18000 tubos de vacío.
Ocupaba una habitación de 100m2 , pesaba 40Tm, consumía 150kW
Trabajaba a una frecuencia de reloj de 100kHz.. Multiplicación en 2.8mseg
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Problemas de la válvula de vacío:
 Consumo de potencia elevado.
 Fiabilidad.
 Costo de fabricación.
 Tamaño.
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1.1.1 Electrónica de Estado Sólido
El gran avance de la Electrónica, que ha permitido alcanzar el nivel de desarrollo
actual, fue la sustitución de los tubos de vacío por los dispositivos semiconductores
La utilización de contactos entre materiales sólidos diferentes para controlar la
corriente eléctrica fue relativamente temprana
1874, Braun hizo notar la dependencia de la resistencia de una unión metalsemiconductor con respecto a la polaridad de la tensión aplicada y las condiciones
de las superficies de contacto
1904 se utilizó un dispositivo de puntas de contacto como rectificador (Diodo)
1920 se había generalizado el uso comercial de rectificadores cobre-óxido de cobre
o hierro-selenio
Intento de primer transistor de estado solido
1926, J.E. Liliendfeld patentó cinco estructuras que corresponden a dispositivos
electrónicos modernos: La primera, en 1926, es el "MESFET", La segunda
estructura, en 1928, incorpora un aislante entre el metal de puerta y el
semiconductor, por tanto se trata de un MISFET o MOSFET de deplexión
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Primer transistor
1947 En los laboratorios de la Bell Telephone Shockley Bardeen y
Brattain inventan el Transistor de puntas de contacto.
Consiguieron Nobel en 1956
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1948 Shockley propuso el transistor bipolar de unión (npn pnp)
1951 Teal, Spark y Buehler construyeron el primer transistor bipolar de
unión con posibilidades comerciales inmediatas
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1953 Dacey y Ross fabricaron primer transistor de efecto campo operativo, el FET de
unión (JFET).
1955 I.M.Ross describio la estructura MOSFET de enriquecimiento tal
como se conoce hoy día, es decir, con uniones p-n en la fuente y el drenador.
A pesar de ser la idea del MOSFET más antigua que la del BJT, fueron los avances
tecnológicos producidos en el desarrollo del transistor bipolar los que hicieron viable al
de efecto campo. No obstante habría que esperar a que se perfeccionara la tecnología
para poder aprovechar toda la potencia del MOSFET
1955 Nacimiento del Silicon Valley en Palo Alto (California)
Hewlett y Packard ,Shockley Transistor Corporation, Fairchild Semiconductor
Corporation, Texas Instruments
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1958 Kilby de Texas Instruments idea de circuito integrado, patentó un flipflop realizado en un cristal de germanio con interconexiones de oro
1959 Noyce de Fairchild patentó la idea de circuito integrado de silicio
utilizando en 1960 la tecnología planar para definir, mediante fotolitografía,
transistores y resistencias interconectados usando líneas delgadas de aluminio
sobre el óxido de pasivación
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Se comenzó a usar el Si como material semiconductor por sus propiedades:

Fácil oxidación, Pasivación.

Su oxido puede ser atacado sin atacar al Si.

Usando su resistividad se hacen resistencias y las uniones pn pueden actuar
como condensadores
1960 Kanhng y Atalla fabrican el primer MOSFET operativo
Alrededor de 1968 ya se habían propuesto las estructuras básicas MOS. Desde
entonces la mayor parte de los esfuerzos tecnológicos se han dedicado a la
miniaturización de los dispositivos con el propósito de aumentar su velocidad y la
densidad de integración
1960 SSI (Small Scale Integration) 100 componentes/chip
1966 MSI (Mediun Scale Integration) 100-1000 componentes/chip
1969 LSI (Large Scale Integration)1000-10000 componentes/chip
1975 VLSI (Very Large Scale Integration) mas de 10mil componentes/chip
Actualmente ULSI (Ultra Large Scale Integration) mas de 100Millones comp/chip
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Procesador 4004 de Intel
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Procesador Pentiun II
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