Clube do Técnico | A revolução dos semicondutores

A revolução dos semicondutores

Da válvula ao transistor: a revolução dos semicondutores

A física dos semicondutores revolucionou a sociedade moderna ao possibilitar a construção de dispositivos e máquinas cada vez menores e mais potentes.

Em 1904, o físico inglês John Ambrose Fleming criou a válvula diodo, que retificava a onda e entregava a informação de volta. Por sua vez, o americano Lee De Forest inventou, no ano de 1906, a válvula triodo, que amplificava a informação. A válvula constitui, portanto, um amplificador de sinal elétrico, tendo sido utilizada em vários aparelhos elétricos, como os amplificadores de som e os primeiros aparelhos televisores. Chegavam a atingir frequências de alguns Mega-hertz, mas aqueciam muito e o consumo de energia era muito alto.

Apesar dos avanços tecnológicos conquistados com a descoberta das válvulas, logo suas desvantagens começaram a ser percebidas. Elas apresentam limitações severas: os feixes de elétrons transitam em tubos de vidro que são volumosos e frágeis, além das altas temperaturas requeridas para que os filamentos metálicos emitam os feixes de elétrons, gerando forte aquecimento, dissipação de energia e redução de sua vida útil.

Dessa forma, novos estudos dedicaram-se ao aprimoramento da tecnologia, especialmente as pesquisas ligadas à tecnologia de guerra, que exigia equipamentos menores e que operassem a freqüências mais elevadas. Foi quando John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley, três cientistas dos laboratórios Bell, resolveram voltar seus olhares para a época dos antigos rádios a cristal, pois sabiam que, ao contrário dos equipamentos a válvula, os velhos rádios experimentais a cristal eram capazes de detectar as altas freqüências. O interesse deslocou-se, então, para a descoberta do físico Ferdinand Braun, que dizia que cristais podiam transmitir eletricidade num único sentido.

O caminho iniciado pelos três cientistas no intuito de investigar as propriedades dos cristais mostrou-se correto. As pesquisas começaram com cristais semicondutores de silício e germânio e levaram à invenção do transistor, o substituto das válvulas, pois ele realizava de maneira mais eficiente o trabalho de válvula, principalmente no que se refere ao consumo de energia.

Com isso, o transistor tornou-se responsável pela amplificação de sinal, além de ser um controlador em que interrompe e libera a passagem de corrente elétrica. Isso permite que o transistor seja bem mais rápido que a válvula, permitindo que a sua corrente elétrica seja interrompida e restabelecida um bilhão de vezes em apenas um segundo.

Em poucos anos, o invento se disseminou por todo o parque industrial e permitiu uma onda de inovações tecnológicas sem precedentes. Surgiu então a expressão 'Solid State' (estado sólido), que foi usada em equipamentos eletrônicos em referência à ausência de válvulas, já que seus circuitos eram construídos com cristais sólidos, sem vácuo ou preenchimento com gases.

Mais eficiente, mais barato, menor e gastando muito menos energia do que sua antecessora - a válvula -, o transistor permitiu a diminuição do tamanho dos equipamentos eletrônicos e conduziu a um dos mais importantes e bem sucedidos caminhos de transferência do conhecimento científico puro para a aplicação no desenvolvimento social.

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