Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Introduzione alla microtecnologia/Il transistor e i dispositivi integrati
Il nome è una abbreviazione di transfer resistor. I transistor sono fatti di materiale semiconduttore con almeno tre terminali per connetterlo al circuito esterno. Un terminale (base o gate) mediante una piccola corrente o una piccola tensione permette di controllare il flusso di corrente molto maggiore tra gli altri due terminali. I Transistor sono i principali dispositivi che attualmente permettono un controllo di questo tipo ed hanno soppiantato i dispositivi usati precedentemente: le valvole.
I transistor moderni sono divisi in due categorie principali i transistor bipolare (BJT) e transistor ad effetto di campo (FET). Nel transistor bipolare il meccanismo di amplificazione dipende dai portatori minoritari (controllati dalla corrente o tensione di base), mentre i FET sono più semplicemente resistenze variabili controllate dal gate. Anche se i processi tecnologici di fabbricazione sono simili le caratteristiche dei due tipi di dispositivi sono molto diverse. La diversificazione dei metodi e dei materiali usati nella realizzazione del dispositivo ha portato alla distinzione di tre principali famiglie di FET: JFET, MESFET e MOSFET.
I transistor trovano applicazione nei circuiti analogici come amplificatori (in un vasto intervallo di frequenze), ma anche come regolatori lineari di alimentatori. Nei circuiti digitali sono usati come interruttori, porte logiche, random access memory (RAM), microprocessori e digital signal processors (DSP).
I transistor trovano applicazioni sia come elementi discreti che nei circuiti integrati.
Il transistor bipolare(transfer resistor) è uno dei più importanti dispositivi a semiconduttore. Il primo prototipo di transistor bipolare funzionante fu realizzato nel 1947 da (J. Bardeen, W. Brattain e William_Shockley) che furono nel 1956 insigniti del premio Nobel per la Fisica.
Per quanto riguarda i FET la storia è meno chiara in quanto esiste un brevetto di J. E. Lilienfeld del 1925, ma non è chiaro se il dispositivo abbia funzionato.
Circuiti integrati
[modifica | modifica sorgente]Il circuito integrato fu inventato indipendentemente nel 1958 da J. Kilby e R. Noyce. Il chip di Kilby era basato sul Germanio, quello di Noyce sul Silicio. Entrambi brevettarono il circuito integrato, ma il brevetto di Kilby arrivò 6 mesi prima. Nel 2000 Jack Kilby fu insignito del premio Nobel.
L'idea di fabbricare una struttura integrata in cui avere più componenti circuitali era stata già brevettata nel 1949 da un ingegnere tedesco W. Jacobi che aveva messo insieme 5 transistor, ma non sono state riportate applicazioni commerciali di tale idea iniziale.
Via via che la complessità dei circuiti è cambiata si è passati da Small-Scale Integration (SSI) negli anni 50 con appena una decina di transistor per chip. All'attuale Very-Large Scale Integration (VLSI) con più di un miliardo di transistor. Vi è stato nel passato un tentativo di usare una terminologia diversa per indicare una più alta integrazione, ma attualmente si preferisce usare solo VLSI per indicare la massima integrazione possibile.
| Classificazione circuiti Integrati | Componenti Minimi | Componenti Massimi |
|---|---|---|
| SSI (small-scale integration) | 1 | 100 |
| MSI (medium-scale integration) | 100 | 3000 |
| LSI (large-scale integration) | 3000 | 105 |
| VLSI (very large-scale integration) | 105 | 106 |