Eletrônica de estado sólido: do ovo elétrico aos circuitos

Do ovo elétrico à eletrônica de estado sólido . A primeira tentativa de criar uma lâmpada elétrica data de 1813; foi Sir Humphry Davy, um químico e físico do Reino Unido, que tentou criá-lo com seu conhecimento. Davy usou dois bastões de carvão , entre os quais fez um arco elétrico. As duas varetas foram colocadas em um frasco de vidro para evitar a combustão rápida das mesmas. O ar contido na ampola era rarefeito com o uso de outra máquina, e tudo era alimentado por uma série de baterias. Mais tarde, será Foucault quem substituirá os bastões de carvão.

Swan, depois Edison: eletrônica de estado sólido

Foram necessárias várias invenções para chegar à eletrônica de estado sólido. A invenção da válvula termiônica está insuspeitadamente ligada ao design das lâmpadas. Wilson Swsan, químico e inventor inglês, patenteou um primeiro tipo em 1878. Esta primeira lâmpada foi construída a partir de um espesso filamento de carbono que, quando aquecido, emitia luz e gás. A criação de Swan apresentou imediatamente dois defeitos: o primeiro foi a quebra fácil do filamento; o segundo foi um depósito de gás escuro que em pouco tempo cobriu toda a ampola tornando-a inutilizável.

A invenção foi então aprimorada por Thomas Edison, um inventor e empresário americano, que primeiro reduziu a espessura do filamento e depois acrescentou um fio de metal dentro da lâmpada , tentando assim preservar a transparência do vidro. Ele pensou que as partículas de gás eram eletricamente carregadas e emitidas pelo filamento. Edison verificou que as partículas de gás carregadas negativamente destacadas do filamento foram atraídas para a barreira conectada ao positivo em vez de se depositarem no bulbo.

O triodo

A construção da primeira válvula foi obra de Lee De Forest , cientista e inventor americano que, em colaboração com a Western Electric, criou um receptor de telégrafo sem fio. Em 1906, a partir do diodo de Fleming, criou o tubo de vácuo, tubo no qual um terceiro elemento metálico, em forma de grade, era interposto entre o ânodo e o cátodo. Esta grade permitiu o controle do fluxo eletrônico determinando assim um efeito amplificador de um pequeno sinal aplicado a ele. Assim nasceu o Audion .

Em 1914, a AT&T. , uma companhia telefônica, usou o amplificador de De Forest como repetidor em suas linhas de longa distância . Assim começou com o primeiro tubo termiônico de três elementos, o triodo , que é o primeiro dispositivo capaz de garantir a amplificação de um sinal até a eletrônica de estado sólido.

Eletrônica de estado sólido: amplificadores

Hoje, os amplificadores são construídos principalmente com eletrônica de estado sólido e são comumente usados ​​em dispositivos eletrônicos, analógicos e digitais. Entre os sistemas eletrônicos que contêm amplificadores estão: telefones celulares, sistemas de áudio, DVD players, GPS. A finalidade dos amplificadores contidos nesses dispositivos é amplificar sinais analógicos de pequena amplitude em sinais adequados para conversão analógico-digital, modificando adequadamente sua amplitude.

Os Estados Unidos foram os primeiros a implementar circuitos semicondutores no campo militar, graças às muitas vantagens oferecidas por esses circuitos: tamanho pequeno, alta confiabilidade, baixo consumo. Enquanto no resto do mundo ainda havia um uso intenso de tecnologias antigas de tubos. Mas as inovações nem sempre se revelam imediatamente à altura das expectativas ou das tecnologias que as precederam.

De fato, diz-se que na década de 1960, durante exercícios de guerra em um local usado para testes atômicos e, portanto, extremamente radioativo, a Força Aérea Americana observou que seus aviões de combate, que já possuíam todos os aviônicos baseados em semicondutores, os transistores , mostraram-se vulneráveis ​​e inferiores aos soviéticos . Os caças soviéticos, com a aviônica ainda toda composta por circuitos baseados na velha tecnologia das válvulas termiônicas. Essa tecnologia naqueles anos estava começando a dar o bastão à eletrônica de estado sólido, mas acabou sendo muito mais confiável e muito menos sensível à radiação, ao contrário da americana.

Circuitos à prova de radiação

Nesses mesmos anos, nasceram empresas especializadas na produção de circuitos integrados resistentes à radiação "Eletrônica endurecida por radiação". De fato, muitos anos se passaram antes que os primeiros transistores de germânio substituíssem completamente as válvulas com grandes limitações. Ainda hoje, as válvulas não foram completamente abandonadas, ainda ocupando um nicho limitado de aplicações para as quais funcionam muito bem e melhor do que a tecnologia eletrônica de estado sólido.

O principal objetivo dos tubos termiônicos era gerenciar os elétrons emitidos por um fio incandescente e que circulando livremente no vácuo criam o efeito amplificador, enquanto na tecnologia do transistor os elétrons se movem em um corpo sólido.

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