quarta-feira, 30 de setembro de 2015

O EFEITO TRANSISTOR ANTES DE 1947

A compreensão de um fenômeno nos permite ter o controle sobre o mesmo e o controle de um fenômeno é a chave para a utilização do mesmo [1], e isto é uma verdade para praticamente tudo o que conhecemos do reino físico.

A eletrônica impactou e continua a impactar a humanidade com os diversos aparatos e facilidades que se tornaram factíveis com a descoberta, o entendimento, e o domínio do efeito transistor, e o aperfeiçoamento das técnicas que permitem realizar o tratamento de semicondutores para que este efeito seja utilizado da forma mais eficiente o possível.

1947 foi um ano marcante e para muitos este é o ano do nascimento da eletrônica. Mas esta é uma odisseia que começou muito antes, através de homens visionários e ou simplesmente curiosos que tentavam entender o funcionamento da eletricidade e materiais elétricos como semicondutores [1]. Os semicondutores sempre intrigaram estes curiosos por causa das estranhas variações em sua condutividade elétrica quando comparados com os metais e os isolantes.

Antes de 1947 muitas das propriedades dos semicondutores como condutividade intermediaria entre metal e isolante, e o aumento da condutividade destes quando expostos, por exemplo, ao calor e a luz. Também as já eram utilizados como dispositivos retificadores para fazer a captura de sinais de rádio, um destes dispositivos é o diodo bigode de gato. Nesta época o principal material utilizado pelos radioamadores era sulfeto de chumbo (galena).

Apesar de algumas aplicações como retificação através de diodos bigode de gato já serem utilizadas na época, a compreensão dos semicondutores ainda era limitada e logo após a segunda guerra mundial em 1945 o Bell Labs investiu pesado na pesquisa e compreensão dos semicondutores [1]-[2]. Um dos focos desta empreitada era o desenvolvimento de um amplificador em semicondutor.

Em 1945, William Shockley tentou construir um amplificador a partir da modulação da resistividade de semicondutores via campo elétrico, conceito similar ao transistor MOS FET, mas não teve sucesso no com o experimento. Então tentando descobrir o porquê do não funcionamento do dispositivo de Shockley, John Bardeen e Walter Brattain construíram o primeiro amplificador reprodutível em semicondutor, o transistor de água em 1947 [3]. 

Pouco tempo depois naquele mesmo ano, Bardeen e Brattain construíram o transistor de contato de ponta [1] e [2], que foi o primeiro a ser construído em massa. Mais tarde Shockley desenvolve um modelo que explicava o funcionamento do efeito transistor, e isto abriu as portas para o desenvolvimento de outros tipos de transistores e todo o avanço tecnológico da eletrônica em semicondutores.

Por trás dos mitos dos anos que antecederam a criação do primeiro transistor reprodutível, existiam relatos de rádio amadores que haviam conseguido realizar amplificação de sinal de rádio com algum setup diferente de contatos dos arames dos “diodos bigode de gato” com os cristais utilizados na época principalmente a galena [4]. Mas até então o efeito não era facilmente reprodutível. 

Entre os nomes daqueles que não ficaram no anonimato total, podemos citar Oleg Vladimirovich Losev (1903-1942), que era muito bom com osciladores, e também realizou experimentos com emissão de luz por cristais de SiC, publicou relatos de que havia conseguido usar cristais como amplificadores [5]. Julius Edgar Lilienfeld, patenteou em 1925 o conceito de modulação da resistividade de semicondutores via campo elétrico [6], que poderia ser utilizado para construir amplificadores em estado sólido, esta foi basicamente a ideia que Shockley perseguiu no início das pesquisas por amplificação em estado sólido no Bell Labs em 1945.
 

Outros nomes como, William Henry Eccles, Harry Edmond Sigfrid Stockman, Robert George Adams, Russell Shoemaker Ohl, o radioamador Larry Kayser (VA3LK / WA3ZIA), e Thomas Henry Moray também são conhecidos por relataram experimentos onde observaram efeito de amplificação utilizando semicondutores antes de 1947.
 

Lendas deste tipo certamente são intrigantes para os curiosos, e podem ter servido de combustível para as pesquisas que culminaram na construção dos primeiros transistores reprodutíveis em 1947.  

REFERENCIAS
 

[1] AT&T Archives: Genesis of the Transistor, https://www.youtube.com/watch?v=WiQvGRjrLnU, (acessado em 24/09/2015)
 

[2] Transistorized, http://www.pbs.org/transistor/album1/index.html (acessado em 24/09/2015)
 

[3] O TRANSISTOR DE ÁGUA (THE WATER TRANSISTOR), http://thecircuitcracker.blogspot.com.br/2015/09/o-transistor-de-agua-water-transistor.html (acessado em 30/09/2015)
 

[4] Estado Sólido versus Gasoso: Rivalidade Secular - Parte I, http://www.htforum.com/forum/threads/estado-solido-versus-gasoso-rivalidade-secular-parte-i.90051/ (acessado em 30/09/2015)
 

[5] The  Crystodyne  Principle, http://earlyradiohistory.us/1924cry.htm (acessado em 30/09/2015)
 

[6] Julius Edgar Lilienfeld, https://en.wikipedia.org/wiki/Julius_Edgar_Lilienfeld (acessado em 30/09/2015)

sexta-feira, 25 de setembro de 2015

O TRANSISTOR DE ÁGUA (THE WATER TRANSISTOR)

Quem acha que o primeiro transistor foi o de contato de ponta (point contact transistor) desconhece uma parte muito interessante da história das pesquisas que levaram a criação do primeiro transistor pelo Bell Labs (1945-1947). Pois o primeiro transistor reprodutível na verdade foi o transistor de água [1], criado por Bardeen e Brattain, dois integrantes do time que iniciaram as pesquisas no Bell Labs em busca de um amplificador em semicondutor. Não é interessante?

A história começou na primavera (do hemisfério norte) de 1945 quando William Shockley, líder da equipe formada por ele, John Bardeen, e Walter Brattain, tentou colocar para funcionar um dispositivo que seria similar ao que conhecemos hoje como transistor de efeito campo, mas não teve sucesso. E como líder, Shockley atribuiu a tarefa descobrir o porquê do não funcionamento do dispositivo a Bardeen e Brattain [2]. 

As investigações para tentar desvendar os mistérios do porquê do dispositivo de Shockley não ter funcionado foram conduzidas pela dupla. Mas como o conhecimento da física de semicondutores na época era insuficiente, foram geradas várias hipóteses na direção de tentar solucionar o problema, e estas hipóteses foram sendo testadas experimentalmente. Finalmente, no outono “do hemisfério norte” de 1947 uma das hipóteses funcionou [1], foi criado o transistor de água "the water transistor", fig. 1.
Figura 1: Imagem capturada de [1]
A hipótese, sugerida por Bardeen, foi utilizar uma gota de um eletrólito, no caso água, sobre uma placa de germânio, encerar uma ponta metálica e passar através da gota de água para fazer contato com o germânio, a cera isolaria o metal da água, e depois conectar uma bateria V1, fig. 1, entre o germânio e a ponta encerada [1]. 

Uma outra ponta metálica, limpa, seria usada para fazer contato com a gota de água, sem tocar no germânio, e então conectar uma segunda bateria V2 entre o germânio, a gota de água, e a ponta metálica limpa [1]. O sinal a ser amplificado seriam variações de tensão introduzidas na fonte V2.

Bardeen acreditava que o potencial elétrico no eletrólito influenciaria o fluxo de corrente entre a ponta encerada e o germânio. A suposição estava correta e eles produziram o primeiro amplificador reprodutível em semicondutor, chamado aqui de o transistor de água. 

O único problema é que a água evapora muito rápido. Então eles substituíram o eletrólito por glicol-borato, esquema mostrado na fig. 2, que evapora mais lentamente, produzindo o segundo transistor reprodutível. Mas com este dispositivo não era possível amplificar sinais com frequência acima de 8 Hz.
Figura 2: Imagem capturada de [1]
 
Com o conhecimento adquirido através destes experimentos, pouco tempo depois Bardeen e Brattain produziram o transistor de contato de ponta, que será abordado em um outro artigo. Por todos os relatos que chegaram até nós a respeito de outros experimentos com amplificadores em semicondutores feitos antes de 1947, que não foram devidamente registrados, talvez este não tenha sido realmente o primeiro transistor a ser observado. Mas certamente, estes foram os primeiros experimentos reprodutíveis que possibilitaram a observação do efeito transistor.

REFERENCIAS

[1] AT&T Archives: Genesis of the Transistor, https://www.youtube.com/watch?v=WiQvGRjrLnU, (acessado em 24/09/2015)
[2] Transistorized, http://www.pbs.org/transistor/album1/index.html (acessado em 24/09/2015)

 


quarta-feira, 23 de setembro de 2015

Lista de Videos do Canal (The Circuit Cracker)


Estaremos publicando uma serie de vídeos com temas práticos para projetos de circuitos eletrônicos.

Você encontra nossa lista de vídeos nos links abaixo:

Acoplamento Capacitivo:

https://youtu.be/bMlT3m0a0uY

Acoplamento Capacitivo com Diferentes Capacitâncias:

https://youtu.be/xBoZ51Ck_Qw

Acoplamento Capacitivo com Múltiplas Frequências:

https://youtu.be/Lm-BLESdkvU


Modelos Práticos para Analise AC de Válvulas e Transistores

https://youtu.be/XLdSp_Y_YD8

Polarização de Transistor de Junção Bipolar NPN

https://youtu.be/WxNCuI7Kvoo

Polarização de Transistor de Junção Bipolar PNP

https://youtu.be/uqjnlyUwrM4

Amplificador Emissor Comum com TJB NPN

https://youtu.be/EDP_d-AJQ5o

The Circuit Cracker

Bem vindos ao The Circuit Cracker

O nosso objetivo é trazer para você teoria e pratica de circuitos eletrônicos de uma forma simples e fácil de entender e executar. E também gerar um foro de discussão sobre projetos de circuito discretos e ou integrados.