Introdução ao TransístorAnderson Zardo

Semana Acadêmica 2011/1

Transístor

Componente de fundamental importância em quase todos os aparelhos eletrônicos atuais;

Considerada uma das invenções mais importantes do Século XX;

Diversos usos (chaveadores, reguladores de tensão/corrente, amplificação, etc).

O início No fim da década de 40, pesquisadores

procuravam por alternativas menos problemáticas às válvulas (vacuum tubes).

Descobriu-se que alguns materiais, de acordo com a circunstância, poderiam atuar tanto como isolantes quanto como condutores (seriam chamados de semicondutores).

Desvantagens das Válvulas Tamanho; Consumo de energia elevado; Possui partes móveis; Necessidade de vácuo; Pouco resistentes; Sensíveis à queima; Necessitavam de tempo de aquecimento; Não trabalhavam com altas frequências;

Desenvolvimento O primeiro protótipo surgiu em

16/12/1947 na Bell Labs, pelas mãos de John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley.

Era consistindo em um pequeno bloco de germânio e três filamentos de ouro. Um filamento era o polo positivo, o outro, o polo negativo, enquanto o terceiro tinha a função de controle.

Funcionamento Tendo apenas uma carga elétrica no

polo positivo, nada acontecia: o germânio atuava como um isolante bloqueando a corrente.

Quando uma certa tensão elétrica era aplicada usando o filamento de controle, a carga elétrica passava a fluir entre emissor e coletor.

O Primeiro transístorMedia 1,5 cm e era feito de germânio, com filamentos de ouro.

Evolução Com a substituição do Germânio pelo

Silício, os transístores se tornaram menores e mais baratos.

O Silício misturado a outros componentes (processo de dopagem) em pequenas quantidades determina se o componente será condutor de cargas positivas ou negativas.

Principais funções Amplificador de tensão ; Amplificador de potência; Oscilador de rádio frequência ou de

áudio frequência; Casador de impedâncias; Chaveador (liga-desliga).

Exemplo de empregabilidade (amplificador):

1V 10V

Impacto do transístor na indústria eletrônica Produção de equipamentos cada vez

menores, potentes e mais baratos; Surgimento e fortalecimento de diversas

empresas (Texas Instruments, Philips, Sony, Siemens, Motorola, etc);

Se tornou a base do desenvolvimento de outras tecnologias de vital importância na microeletrônica e sobretudo, na informática.

Circuito integrado Jack Kilby da Texas Instruments e Robert

Noyce, da Fairchild Semiconductor, ambos trabalhando independentemente , tiveram a ideia de integrar diversos transistores em um único encapsulamento, dando origem ao Circuito Integrado (CI).

Robert Noyce fundaria a Intel junto com Gordon Moore em 1968

Processadores O primeiro microchip comercial foi lançado

pela Intel em 1971 e chamava-se 4004. Manipulava palavras de apenas 4 bits,

composto por pouco mais de 2000 transístores e operava a apenas 108 KHz.

Muito usado em calculadoras, Mostrou a outras empresas que os

microchips eram viáveis, criando uma verdadeira corrida em busca de processadores mais avançados.

Algumas curiosidades: O transistor original fabricado pelo Bell Labs em 1947 era

grande o bastante para ser montado à mão. Hoje, mais de 60 milhões de transistores de 32nm cabem na cabeça de um alfinete.

O Intel 4004 de 1971, funcionava com uma freqüência de 108 KHz e possuía 2,300 transistores de dez micrometros (um milionésimo de um metro) O Intel® Core™ i5-661 funciona com freqüência de 3,33 GHz e possui 559 milhões de transistores de 32 nanômetros (milionésima parte de um milímetro).

O vírus da gripe mede cerca de 100nm. Seria possível colocar três transistores de 32 nanômetros dentro de um único vírus.

As salas onde os processadores são feitos são 10 mil vezes mais limpas que um ambiente cirúrgico (grãos de poeira possuem um tamanho colossal em escala nanométrica)

Novidade: Transístores de Grafeno

Foto:Arranjo das moléculas de Grafeno

Em 1975, Gordon Moore (co-fundador da Intel) criou a célebre Lei de Moore

Segundo ela, a capacidade dos processadores dobraria a cada 24 meses, enquanto que o custo permaneceria o mesmo.

A Lei de Moore e os Transístores

Problema:

Já estamos chegando no limite físico do Silício (20 nm).

O Processo atual está em 22nm A 20nm, o gate (que é a parte funcional

do transístor) mede o equivalente a um único átomo de ouro.

O Grafeno Cientistas da IBM apresentaram um

novo transístor de composto de Grafeno, capaz de alcançar uma frequência de 100 GHz.

Segundo a empresa, que divulgou o resultado na revista Science, é a maior já registrada em um dispositivo Grafeno.

O Grafeno Quando conseguirem fabricar

transistores de Grafeno de 50nm, os cientistas calculam que poderão fazê-los funcionar na casa dos THz.

Por serem feitos à base de carbono, os transistores de Grafeno são conhecidos como transistores orgânicos.

O que é Grafeno? É um material abundante, que pode ser

encontrado no grafite e em outros compostos de carbono.

O grafeno é uma estrutura surpreendentemente estável e resistente. Você pode imaginar uma grade de átomos de carbono com um único átomo de espessura.

“Roadmap”• SILÍCIO:

- Década de 60: Cerca de 20000 namômetros (bactéria)- Década de 70: 3000 namômetros (vírus)

- Década de 80: Transístor do 486 de até 66 MHz1000 namômetros (1 mícron)

- Década de 90: Transístor do Pentium III de até 1,2 GHz180 namômetros (molécula de DNA)

- Em 2011: Transístor do Core i7 de até 3,4 GHz32 namômetros. Já há processadores de 22mn.

- Por volta de 2014: Processador de até 5 GHz.20 namômetros (limite físico da matéria)

• GRAFENO:

- Em 2008: Lançado transístor de grafeno de 26 GHz- Em 2010: Lançado transístor de grafeno de 100 GHz

150 namômetros- Futuro: Acredita-se chegar aos THz com 50 namômetros

Perguntas?

Obrigado!

Bibliografia http://www.gdhpress.com.br/hardware/leia/index.php?p=cap1-4 http://www.hardware.com.br/termos/transistor http://informatica.hsw.uol.com.br/semicondutores.htm http://stoa.usp.br/kblane/files/827/4714/historia_transistor.pdf http://www.authorstream.com/Presentation/mschongkong-102758-i

ntorduction-transistors-education-ppt-powerpoint/

http://www.agostinhorosa.com.br/artigos/transistor-indice.html http://

info.abril.com.br/noticias/ti/ibm-demonstra-novo-transistor-de-grafeno-05022010-31.shl

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=ibm-transistor-de-grafeno-mais-rapido-do-mundo

http://www.hardware.com.br/noticias/2008-04/480F1066.html http://www.intel.com/portugues/pressroom/releases/2010/0210b.ht

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