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Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A.

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1 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

2 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Eletrônica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO a) Comportamento macroscópico dos elétrons nos dispositivos.

3 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Eletrônica 1. INTRODUÇÃO Orbital s Orbital p Orbital d b) Comportamento microscópico dos elétrons nos dispositivos.

4 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Eletrônica 1. INTRODUÇÃO c) Dispositivos de retificação, amplificação e chaveamento de sinais elétricos. Diodos Transistores bipolares Transistor MOSFET em uma placa-mãe.

5 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Circuitos de Retificação ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO a) Retificação de Meia-Onda.

6 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Circuitos de Retificação ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO b) Retificação de Onda Completa.

7 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Circuitos de Amplificação ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO a) Transistor com Emissor Comum.

8 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Circuitos de Amplificação 1. INTRODUÇÃO b) Transistor com Base Comum.

9 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Circuito de Chaveamento ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO a) Circuito.

10 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Circuito de Chaveamento 1. INTRODUÇÃO b) Sinal de Saída.

11 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO a) ferramenta teórica para este tratamento microscópico; b) modelo microscópico da Natureza; c) projeto de novos dispositivos com propriedades inovadoras e surpreendentes; d) desenvolvimento por engenheiros e cientistas de uma série de produtos e dispositivos largamente utilizados em nossos dias.

12 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Aplicações ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO Fotografia de um circuito integrado construído no Brasil, nos laboratórios da Escola Politécnica da USP em a) Micro-eletrônica: CIRCUITOS INTEGRADOS.

13 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Aplicações ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO b) Opto-eletrônica: LASER DE DIODO.

14 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Aplicações ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. INTRODUÇÃO c) Novos materiais: NANOTECNOLOGIA.

15 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

16 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica John Ambrose Fleming ( ): ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA

17 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA John Ambrose Fleming 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Thomas Alva Edison ( ) Emissão termoiônica, descoberta por Edison em Experimentos com o Efeito Edison (emissão termoiônica) ainda no século XIX.

18 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA John Ambrose Fleming 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Em 1905 Fleming patenteou a válvula diodo.

19 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Esquema de uma Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Filamento e uma placa metálica dentro de um bulbo de vidro, com muito do ar bombeado para fora para obter um vácuo parcial.

20 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Diodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Retificador converte um sinal AC em um sinal DC.

21 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Diodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Detector obtém sinal a partir de uma onda portadora modulada.

22 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Diodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Circuito de operação com fonte + válvula diodo.

23 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Diodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA I: corrente elétrica que circula pela válvula V p : tensão de polarização da válvula. Curva característica da válvula diodo. Modelo físico de funcionamento.

24 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo Teorema de Gauss 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA 0 = 8, C 2 /N m 2 : permissividade elétrica do vácuo q: quantidade de carga : densidade de carga Aplica-se a Lei de Gauss numa superfície gaussiana que envolve o cátodo e um ponto a uma distância x dele.

25 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Utiliza-se a definição de potencial eletrostático V.

26 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Considera-se o movimento dos elétrons como ocorrendo em apenas uma dimensão (direção x).

27 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA n: concentração de elétrons (número de elétrons por unidade de volume). Considera-se que os elétrons tenham carga elementar e = -1, C.

28 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA J: densidade de corrente de elétrons (corrente elétrica por unidade de área). J é constante, depende apenas do material do qual é feito o filamento e da temperatura à qual ele é submetido. v: velocidade dos elétrons. Expressa-se a concentração de elétrons em termos da densidade de corrente J.

29 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA K: energia cinética dos elétrons U: energia potencial dos elétrons. m e = 9, kg : massa do elétron Utiliza-se o Princípio da Conservação da Energia para determinar a velocidade no ponto x.

30 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Obtém-se uma equação diferencial que rege o movimento dos elétrons na válvula.

31 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA B e b: constantes a serem determinadas. Caso B e b existam, a solução proposta acima é ÚNICA (Teorema da Unicidade). Propõe-se a seguinte solução para V(x):

32 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Determinação de b.

33 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Determinação de B.

34 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA d: distância entre o cátodo e o ânodo V p : tensão de polarização da válvula Expressão final para V(x):

35 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Válvula Diodo Curva característica da válvula diodo: 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA d: distância entre o cátodo e o ânodo A: área de seção transversal dos eletrodos da válvula

36 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Válvula Ideal Válvulas reais 5U4 e 1V2

37 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Lee DeForest ( ) ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Desenvolveu a válvula triodo em 1906.

38 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Triodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Introdução de uma grade à válvula diodo, colocada entre o cátodo e o ânodo.

39 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Triodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Funcionamento da válvula triodo.

40 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Triodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Funcionamento da válvula triodo.

41 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvula Triodo ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Curvas características.

42 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvulas ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Desvantagens: 1) O seu tamanho a miniaturização dos dispositivos fica comprometida. 2) A sua fragilidade seu invólucro é feito de vidro. 3) Aquecimento em operação.

43 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvulas ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Desvantagens: 4) A vida curta, se comparada ao transistor. 5) A sua fabricação dispendiosa (baixa escala). 6) Dificuldades técnicas alto ruído e instabilidade em algumas faixas de freqüência (microondas).

44 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvulas ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Vantagens: 2) O transistor trabalha em uma faixa limitada de potência, enquanto que a válvula trabalha em potências desde W até milhares de W. 3) Vantagem técnica adicional desempenho é melhor em altas freqüências, se comparada com a de um transistor. 1) Uso em situações onde sejam necessárias maiores quantidades de potência.

45 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvulas ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Guglielmo Marconi John Logie Baird Agradecimentos: 1) Projeto e desenvolvimento dos grandes sistemas de comunicação do século XX rádio (Guglielmo Marconi, em 1901) e TV (John Logie Baird, em 1926).

46 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Válvulas ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Composto por válvulas, ocupava um galpão imenso. Processava apenas adições, 357 multiplicações e 38 divisões por segundo, bem menos até do que uma calculadora de bolso atual, das mais simples. 2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Agradecimentos: Projeto e desenvolvimento do primeiro computador eletrônico (valvulado) ENIAC – ELECTRONIC NUMERICAL INTEGRATOR AND CALCULATOR, em 1946).

47 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

48 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Aspectos Históricos ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA Antes da 2 a Guerra Mundial estudo de contatos retificadores para circuitos de rádio-comunicação. Coesor de Branly

49 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Aspectos Históricos ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA John Bardeen Walter Brattain Descoberta do efeito transistor em 1948 por John Bardeen ( ) e Walter Brattain ( ). Início de uma nova era, tanto na pesquisa em semicondutores como no desenvolvimento tecnológico.

50 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA Primeiro transistor utilizado por Bardeen e Brattain.

51 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA William Schockley Configuração atual do transistor bipolar: contribuição de William Schockley ( ).

52 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Efeito Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA 1) Triodo semicondutor analogia à válvula triodo que apresentava a mesma característica de amplificação. 2) Transistor transfer resistor (transferência de corrente de um circuito a outro). 3) A descoberta do transistor ocorreu em Dezembro de 1947, e não em Junho de 1948; a divulgação das pesquisas foi retardada durante estes sete meses por problemas relativos à patente.

53 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Conseqüências ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA 1) Repercussão não foi grandiosa não se discutia a substituição das válvulas pelos transistores. 2) Dispositivo construído por Bardeen e Brattain problemas com a estabilidade e reprodutibilidade dos contatos elétricos. 3) Shockley (Bell Labs ) aperfeiçoou o transistor de contato de ponto utilizando materiais semicondutores que apresentavam dopagem (impurezas).

54 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica O Funcionamento do Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA a) Uma corrente elétrica de controle é aplicada entre o emissor e a base.

55 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica O Funcionamento do Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA b) Os elétrons são injetados na base através da junção com o emissor (devido a V be ).

56 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica O Funcionamento do Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA c) Elétrons fluem através da junção com o coletor para o circuito externo (devido a V ce ).

57 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica O Funcionamento do Transistor ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA d) Quando a voltagem na base varia, a corrente elétrica no circuito externo varia proporcionalmente.

58 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica Transistor, e a vida segue.... ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 3. A ERA DA ELETRÔNICA 1) Bardeen, Brattain e Shockley Prêmio Nobel de Física (1956) pela descoberta e aperfeiçoamento do transistor. 2) Bardeen e Brattain continuaram seu trabalho na pesquisa básica da Física do Estado Sólido. 3) Shockley voltou-se para a indústria, criando a empresa Shockley Semiconductor Company, que posteriormente deu origem à Intel.

59 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

60 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 1) Antes do transistor, a eletrônica estava centrada na válvula, que é um dispositivo à vácuo. 2) Após a invenção do transistor houve uma ênfase no desenvolvimento de dispositivos de Estado Sólido. 3) Com isso, houve uma mudança no paradigma do desenvolvimento científico e tecnológico.

61 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Antes do transistor 2 a Guerra Mundial Bomba Atômica Tecnologia Nuclear.

62 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Grande parte do financiamento à pesquisa foi destinado à compreensão da Física Nuclear....

63 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E à construção de reatores nucleares...

64 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos Pensem nas crianças mudas telepáticas Pensem nas meninas cegas inexatas, Pensem nas mulheres rotas alteradas, Pensem nas feridas como rosas cálidas, Mas não se esqueçam da rosa da rosa, Da rosa de Hiroxima a rosa hereditária, A rosa radioativa estúpida e inválida, A rosa com cirrose a anti-rosa atômica, Sem cor nem perfume sem rosa sem nada. Rosa de Hiroxima Vinícius de Morais 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E..... ao desenvolvimento da bomba atômica Guerra Fria.

65 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Após o transistor revolução da Eletrônica tecnologia em Novos Materiais. a) Materiais metálicos: ligas metálicas leves. b) Materiais cerâmicos: cerâmica de alto desempenho. c) Materiais poliméricos: plásticos. d) Materiais compósitos.

66 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 1) Materiais Metálicos.

67 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 2) Materiais Cerâmicos.

68 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 3) Materiais Poliméricos.

69 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 4) Materiais Compósitos.

70 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA O que estes materiais têm em comum? 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 1) Todos foram obtidos a partir de um melhor conhecimento da estrutura dos ÁTOMOS que os constituem. 2) Hegemonia da Física Atômica como base para a Física do Estado Sólido. 3) Necessidade de uma ferramenta teórica para melhor compreender o ÁTOMO MECÂNICA QUÂNTICA.

71 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Evolução Histórica 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 1) Década de 1940 (1946) Invenção do TRANSISTOR.

72 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Evolução Histórica 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Jack KilbyRobert Noyce Fotografia do primeiro circuito integrado (CI) fabricado pelas Texas Instrument Fotografia de um CI moderno. 2) Década de 1950 (1958, Jack Kilby e Robert Noyce, Texas Instrument) Miniaturização (Circuitos Integrados).

73 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Evolução Histórica 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Theodore Maiman Esquema de funcionamento de um laser de rubi. 3) Década de 1960 Invenção do LASER (LASER de RUBI, por Theodore Maiman em 1960).

74 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Evolução Histórica 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Robert Hall Comparação entre o tamanho de um laser de diodo e uma moeda de US$ 0,05. Laser de diodo de alta potência. 4) Década de 1960 Desenvolvimento do LASER DE DIODO (Robert Hall, 1962).

75 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos Uma pirâmide nada faraônica - Em crescimento por epitaxia por feixes moleculares (MBE – Molecular Beam Epitaxy), átomos de germânio auto-organizaram espontaneamente sobre uma base de silício para formar essa nanopirâmide. 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 5) Década de 1970 Desenvolvimento de novas tecnologias de obtenção de materiais eletrônicos.

76 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 6) Década de 1980 Desenvolvimento da fibra óptica e a conseqüente nova área das telecomunicações.

77 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos Engenharia na escala atômica - Em 1990, 35 átomos de xenônio foram arranjados sobre uma superfície de níquel para compor o logotipo da IBM. Com manipulação nessa escala, moléculas podem ser fabricadas, ou modificadas, átomo por átomo. 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 7) Década de 1990 Controle sobre os átomos (Engenharia Atômica).

78 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Aspectos Históricos Nanotubo de carbono - Folhas de arranjos hexagonais de átomos de carbono se enrolam para formar tubos longos, mas com diâmetro tipicamente entre 1 e 2 nanômetros. As extremidades, não mostradas na figura, são compostas de átomos em arranjo pentagonal. Essa surpreendente "macromolécula" é uma das vedetes da Nanociência & Nanotecnologia. 4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO 8) Década de 2000 Hegemonia da Nanociência e da Nanotecnologia.

79 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica 3. A Era da Eletrônica 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica

80 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA De que são feitas as coisas? 5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Modelo atômico de Thomson (pudim de passas). Modelo atômico de Rutherford (modelo planetário). ÁTOMOS!!!!!!!! O que é um ÁTOMO????

81 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA 5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Modelo atômico de Bohr. Modelo quântico (orbitais atômicos) Orbital s. Orbital p. De que são feitas as coisas? ÁTOMOS!!!!!!!! O que é um ÁTOMO????

82 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Como os ÁTOMOS estão organizados? 5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA 1) GÁS quase nenhuma interação entre os átomos. Vapor dágua.

83 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Como os ÁTOMOS estão organizados? 5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA 2) LÍQUIDO pouca interação entre os átomos. Água líquida.

84 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Como os ÁTOMOS estão organizados? 5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA 3) SÓLIDO grande interação entre os átomos. Água sólida (gelo).

85 Física Geral VI - Eletrônica e Mecânica Quântica ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Como compreender os átomos para poder controlar as suas propriedades? 4. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA MECÂNICA QUÂNTICA nele!


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