Fonaments de Transistors, MOSFET, MEMs i Lab-on-a-Chip

1. Funcionament del transistor PNP

En la manera activa, el transistor PNP s’ha de connectar a dues fonts de tensió: V_CE i U_EB.

Per fer que el transistor transporti un corrent apreciable de l'emissor (E) al col·lector (C), U_EB ha d’estar per sobre d’un valor mínim, anomenat tall de voltatge. Aquest ha de ser de 600 mV per a un BJT de silici a temperatura ambient, però pot variar segons el tipus de transistor utilitzat. Aquest voltatge fa que la unió P-N permeti un flux de forats des de l’emissor a la base. En la zona activa, el corrent d'emissor (I_E) és el corrent total, la suma dels corrents interns.

2. Tipus de MOSFET i fabricació

Depenent de com s'hagi realitzat el dopatge, tenim dos tipus de MOSFET:

• nMOS: Substrat de tipus p i difusions de tipus n.
• pMOS: Substrat de tipus n i difusions de tipus p.

Procés de fabricació

El procés consisteix a crear diferents plantilles o negatius de les capes del circuit:

1. Projectar-les sobre l’oblea de silici imprimint les parts dels circuits.
2. Exposar el silici a l’aire perquè s’oxidi.
3. Eliminar les capes no desitjades i els residus mitjançant dos processos: el gravat líquid (amb àcid) i el gravat sec (amb gas ionitzat).

3. MEMs: Sistemes Microelectromecànics

Els MEMs són sistemes microelectromecànics que treballen a escales de mil·límetre i micròmetre. Els processos i tècniques principals són la deposició, el gravat i la fotolitografia.

Tècniques fotolitogràfiques

Definició: Transferència d’un patró a un material fotosensible mitjançant l’exposició selectiva a una font de radiació. Es basa en l'exposició selectiva a partir d'un patró que serveix com a negatiu.

• Humit: Es fa un bany amb àcid que no ataca el silici.
• Sec: S’utilitza un plasma amb un gas ionitzat.

4. Lab on a Chip vs. Biochip

Un “Lab on a Chip” és un semiconductor de tipus MEMs i de mida reduïda que analitza la composició de fluids humans (sang, saliva, orina...) amb finalitats mèdiques.

En canvi, un “biochip” és un dispositiu electrònic petit format per una placa de vidre o un altre material sobre el qual es fabrica una mostra de molècules biològiques (àcids nucleics o proteïnes) per obtenir informació genètica.