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11/10/2012 12h31 - Atualizado em 11/10/2012 12h31

Os primeiros transistores

B. Piropo
por
Para o TechTudo

Na coluna anterior vimos como foi rápida a substituição das válvulas pelos transistores e chegamos a mencionar as principais razões desta rapidez: se comparadas aos transistores, as válvulas consumiam mais potência elétrica, duravam menos, eram frágeis e seu tamanho físico era muito maior. Portanto, era o tipo de troca que só trazia vantagens. Mas pouco falamos sobre o transistor, que afinal é nosso tópico principal.

Já na coluna “Transistores para principiantes” descrevemos em linguagem simples como funciona um transistor e por que razão eles são utilizados nos circuitos digitais. Mas qual é o aspecto dos transistores? E, o que é mais importante: como é possível miniaturalizá-los a ponto de fazer com que meçam frações de mícron?

Bem, o primeiro transistor fabricado em 1947 por Bardeen, Brattain e Shockley no Bell Labs era um “transistor de ponto de contato”. Aqui, não cabe uma explicação detalhada sobre seu funcionamento (que, no entanto, pode ser encontrada no tópico correspondente da Wikipedia em inglês). Mas a "Figura 1" mostra, no topo, seu diagrama esquemático e, embaixo, uma réplica do primeiro exemplar que já ilustrou uma das colunas anteriores. Do esquema dá para notar que, simplificadamente, o transistor era constituído de uma pequena cunha plástica parcialmente revestida por uma fina folha de ouro pressionada por uma mola contra uma placa de germânio que repousa sobre uma base metálica como mostrado no diagrama. No gume inferior da cunha, a placa de ouro é cortada de tal forma que as duas bordas ficam muito próximas, porém sem se tocarem, formando assim dois contatos independentes. Bardeen e Brattain constataram que uma pequena corrente aplicada ao terminal do emissor tinha o efeito de controlar a corrente de muito maior intensidade que fluía entre o coletor e a base (não, não é um engano; os que acompanham esta série sabem que nos transistores modernos é a corrente aplicada à base que controla o que flui entre emissor e coletor, mas no transistor de ponto de contato as coisas funcionam exatamente como acima descrito).

Figura 1: O primeiro transistorFigura 1: o primeiro transistor (Foto: Reprodução)

A invenção de Bardeen, Brattain e Shockley foi patenteada em 1947 com o nome de transistor, termo cunhado por John R. Pierce como uma contração de “Transfer Resistor”. E foi o primeiro passo de uma longa, porém rápida caminhada. Na verdade, tão rápida que melhor seria compará-la a uma corrida de alto desempenho, não a uma simples caminhada…

De fato, já em 1950 o próprio Shockley patenteava seu Transistor Bipolar (ou transistor de junção bipolar), o primeiro a ser produzido em massa para uso comercial. Uma explicação detalhada sobre seu funcionamento pode ser encontrada no tópico correspondente da Wikipedia em inglês. Para nós, basta saber que ele é essencialmente igual ao dispositivo descrito nas colunas “Transistores para principiantes” e “Controlando um transistor com outro”. Ou seja, o protótipo dos transistores modernos nos quais, diferentemente do transistor de ponto de contato, o terminal que controla a corrente de fluidez entre os outros dois é a base. Foi o transistor de junção bipolar que deflagrou a revolução da eletrônica do estado sólido sobre a qual falamos na coluna anterior.

Figura 2:Regency TR1, o primeiro rádio tansistorizadoFigura 2: Regency TR1, o primeiro rádio
transistorizado (Foto: Reprodução)

De fato, já em 1954 vinha à luz o primeiro rádio transistorizado – na verdade, o primeiro dispositivo “de estado sólido” – a ser posto no mercado, o precursor do Spica que citamos na coluna anterior e o pioneiro Regency TR1 fabricado pela IDEA em associação com a Texas Instrument (esta última é a responsável pela fabricação dos transistores). Ele tinha apenas quatro transistores e era vendido por US$ 49,95 (que, corrigida a inflação, corresponderia aproximadamente a US$ 400 hoje).

Comparado com os concorrentes atuais, o Regency TR1 pode ser considerado primitivo (bem, na verdade ele era primitivo mesmo…). Devia ser alimentado por uma bateria de 22,5 Volts para poder captar a frequência das ondas de rádio e seu desempenho era pífio. Talvez por isto, a IDEA tivesse que fabricá-lo, já que o projeto foi oferecido às principais fornecedores de rádios na época, inclusive RCA, Emerson e Philco, e nenhuma delas se interessou.

Mas qual era o aspecto – e, sobretudo, quais as dimensões – dos transistores daquela época pioneira?

Bem, depois que entraram em massa no mercado, não eram muito diferentes dos transistores modernos. Veja um punhado deles na "Figura 3", obtida do sítio Mikroe (mais especificamente do artigo “Understanding Electronic Components – 4. Transistors”, cuja leitura recomendo a quem estiver interessado nos detalhes técnicos sobre tipos, funcionamento e características de transistores).

Figura 3: Transistores diversosFigura 3: transistores diversos (Foto: Reprodução)

Na "Figura 3" os transistores estão dispostos sobre uma folha de papel milimetrado, o que facilita a avaliação de suas dimensões. Percebe-se, então, que há desde pequeníssimos transistores que mal medem um milímetro, próximos ao canto inferior esquerdo da imagem, até os transistores de potência, em um encapsulamento metálico (para facilitar a dissipação de calor), próximos ao canto superior esquerdo e medindo pouco mais de três centímetros. No meio, diversos exemplares, alguns com encapsulamento plástico, outros com encapsulamento metálico (estes, os que mais dissipam calor), com dimensões próximas de um centímetro. Assim eram os velhos transistores.

Pelo menos assim eram até o final dos anos 50 do século passado. Mais precisamente até 1959, quando o físico Jean Hoerni, da Fairchild Semiconductors, uma das primeiras e maiores fabricantes de dispositivos de estado sólido, concebeu um novo processo de fabricação denominado “Planar” no qual os materiais constituintes dos transistores eram dispostos em camadas. Este processo revolucionou mais uma vez a eletrônica por permitir um grau de miniaturização até então impensável, o que levou um ano depois à criação do primeiro circuito integrado.

Mas isto é assunto para a próxima coluna.

Até lá,

B. Piropo.

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  • Bruno Santucci
    2013-09-13T12:15:16

    Olá B.Piropo a quanto tempo, fui fã de sua coluna a muitos anos, desde aquela época pedia que vc falasse sobre Linux eu usava o Mandrake 8 hoje uso Ubuntu 13.04. Vc gostava do Unix e Dos. Quanto a Transístor o primeiro que comprei era um CK-22 da Raytheon Um Abraço

  • Dani Nakamura
    2012-10-11T18:23:27

    Piropo, a sua coluna salva todo o Techtudo, sempre acompanho.