Transistores: a revolução tecnológica (um pouco da história e aplicações)

Transistores: a revolução tecnológica (um pouco da história e aplicações)

   Entre os anos de 1904 e 1947 a válvula indubitavelmente foi o dispositivo eletrônico de maior interesse e desenvolvimento. Em 1904, o díodo a válvula foi criado por J. A. Fleming.1

Imagem I
Fig. 01 – John Ambrose Fleming 1890. Fig. Livre.

   Engenheiro eletrônico e físico britânico que deu um dos primeiros passos para a construção de modernas maquinas que poderiam efetuar cálculos sem a atuação humana.

   Em 1906 Lee De Forest adicionou um terceiro elemento denominado de grade de controle ao diodo a válvula eletrônica, resultando no primeiro amplificador, o tríodo.1 Como o da seguinte ilustração;

Fig. 02 – tríodo duplamente valvulado.2
Fig. 02 – tríodo duplamente valvulado.2

   Os avanços na construção de válvulas de diferentes tipos estiveram em alta, assim como, na produção de dispositivos eletrônicos tais como a entrada de rádios e televisores no mercado que propiciaram a os avanços nessa área. Mas não durou muito tempo, pois em 23 de dezembro de 1947, Walter H. Brattain e John Bardeen, na tarde daquele mesmo dia, apresentaram o mais novo e revolucionário dispositivo que passou a mudar o rumo da história, o transistor.

Fig. 03 – primeiro transistor apresentado por Walter H. Brattain e John Bardeen no laboratório Bell em 1947.3
Fig. 03 – primeiro transistor apresentado por Walter H. Brattain e John Bardeen no laboratório Bell em 1947.3

   O primeiro transistor tem uma forma muito diferente dos atuais que dispomos hoje, mas não é a sua forma que está sendo apresentado, mas sim a sua funcionalidade que acompanha até a os micros transístores que dispomos atualmente. O funcionamento de um transistor baseia-se no deslocar de zonas de depleção que nada mais é que regiões do semicondutor que possuem a falta de portadores de carga, ou seja, a resistência elevada é a principal característica dessa região. As regiões de depleção são criadas pela junção PN de dois materiais que podem ser do mesmo tipo mas tem dopagens diferentes. No lado N da junção existe uma alta concentração de elétrons livres enquanto no lado P existe uma alta concentração de lacunas. Tal característica na junção ocorre uma migração de elétrons para preencher as lacunas no lado P, essa migração gera um espaço que a soma total de cargas é neutra que é a zona de depleção. Num transistor o tipo de junção pode ser NPN ou PNP, e com isso tem 3 terminais, um define o coletor (C), o do meio define a base (B) e outro define o emissor (E), assim como na figura:

Fig. 04 - Representação de Transistores PNP e NPN mostrando suas regiões integrantes, incluindo as junções e a simbologia.4
Fig. 04 – Representação de Transistores PNP e NPN mostrando suas regiões integrantes, incluindo as junções e a simbologia.4

   Assim, um transistor pode gerar ganhos na corrente devido a entrada de um terceiro terminal que é a base, assim como, pode encontrar-se em dois estados diferentes dependendo das correntes de entrada, que é o saturado e o corte, estes definem as regiões de condução ou não, de modo que o mesmo tem grande aplicação na eletrônica digital nos chaveamentos em códigos binários.

   Por que a descoberta do transistor foi tão importante?

   O emprego de transistores tem maior aplicação na construção de processadores de semicondutores, e que suas propriedades possibilitaram na redução de tamanho dos mesmos, que por fim reduziu uma sala de toneladas de fios ao seu laptop com mais de 1000 vezes o poder de processamento dessas antigas maquinas de calcular. Ainda temos os transistores de efeito de campo, “os FETs” com diferentes tipos, incluindo os transistores orgânicos que no futuro podem se tornar um meio alternativo para a construção de componentes.

    Qual é o limite para o desenvolvimento dos mesmos?

   Até meados de 1965 não havia nenhuma previsão real sobre o futuro do hardware, quando o presidente da Intel, Gordon E. Moore fez sua profecia, na qual o número de transistores dos chips teria um aumento de 100%, pelo mesmo custo, a cada período de 18 meses. Atualmente acredita-se que com o melhor entendimento das propriedades dos materiais possa resolver os problemas quânticos relacionados a transistores menores que 6 átomos o que levaria a uma nova era.

 Texto por: Maycol Szpunar

Referências:

1  BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. São Paulo: Pearson: 696 p.

2   http://www.lsi.usp.br/~chip/como_funcionam.html

3   http://tecnologia.terra.com.br

4   http://www.portaleletricista.com.br

5  Fonte da imagem: Tech Tudo. Os primeiros transistores. Disponível: https://www.techtudo.com.br/artigos/noticia/2012/10/os-primeiros-transistores.html. Acesso em 20/05/2019.