L’ange du foyer / Le Triomhe du Surrealism – Max Ernst

L’ange du foyer / Le Triomhe du Surrealism – Max Ernst
1) L’ange du foyer / Le Triomhe du Surrealism – Max Ernst

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
FÍSICA PARA ENGENHARIA ELÉTRICA José Fernando Fragalli Departamento de Física – Udesc/Joinville ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA “Near the end of this decade, when they begin enumerating the names of the people who had the greatest impact on the 20th century, the name of John Bardeen, who died last week, has to be near, or perhaps even arguably at, the top of the list... Mr. [sic] Bardeen shared two Nobel Prizes and won numerous other honors. But what greater honor can there be when each of us can look all around us and everywhere see the reminders of a man whose genius has made our lives longer, healthier and better.” – Editorial do Chicago Tribune em 03/02/1991. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. Introdução 2. O Nascimento da Eletrônica a. A Válvula Diodo b. A Válvula Triodo 3. A Era da Eletrônica a. O transistor 4. A Relação entre a Eletrônica e a Física do Estado Sólido 1) 5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica Quântica Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Eletrônica e o comportamento macroscópico dos elétrons Podemos focar o estudo da eletrônica em vários aspectos, dos quais destacaremos três. a) A Eletrônica estuda o comportamento macroscópico dos elétrons nos dispositivos. 1) Descrição pictórica do movimento de elétrons em um fio metálico Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Eletrônica e o comportamento microscópico dos elétrons b) A Eletrônica estuda o comportamento microscópico dos elétrons nos dispositivos. Orbital s Orbital d 1) 2) 3) Orbital p Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Transistores bipolares
1. INTRODUÇÃO Eletrônica e os vários dispositivos c) A Eletrônica estuda dispositivos de retificação, amplificação e chaveamento de sinais elétricos. 1) 2) 3) Transistor MOSFET Diodos Transistores bipolares Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Circuitos de retificação Os circuitos de retificação podem ser de vários tipos, como mostrados a seguir. a) Retificação de Meia-Onda. 1) Circuito retificador de meia onda e respectiva transformação do sinal elétrico Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Mais circuitos de retificação b) Retificação de Onda Completa. Circuito retificador de onda completa e respectiva transformação do sinal elétrico Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Circuitos de amplificação Uma forma de fazer o transistor trabalhar como elemento de amplificação é com a base comum, como mostrado abaixo. 1) Transistor BC547 conectado a um sinal de entrada com base comum à saída Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO Mais circuitos de amplificação Outra forma de fazer o transistor trabalhar como elemento de amplificação é com a base comum, como mostrado abaixo. Transistor conectado a um sinal de entrada com base comum à saída Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO O circuito de chaveamento Os transistores também podem ser usados em circuitos que chaveiam o sinal elétrico. Abaixo mostramos um tipo de circuito simples que chaveia o sinal elétrico. Um típico circuito chaveador usando transistor e sua reta de carga 1) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

1. INTRODUÇÃO A microeletrônica A Eletrônica está tão presente em nossas vidas que seria desnecessário destacar a sua importância. Ainda assim, ousamos apontar algumas de suas principais aplicações. a) Microeletrônica: CIRCUITOS INTEGRADOS. Fotografia de um circuito integrado construído no Brasil, nos laboratórios da Escola Politécnica da USP em 1988 Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Constituição de um laser de diodo
1. INTRODUÇÃO Mais aplicações da Mecânica Quântica na Eletrônica b) Optoeletrônica: LASER DE DIODO. Laser de Diodo Constituição de um laser de diodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Estruturas alotrópicas do carbono
1. INTRODUÇÃO Aplicações da Mecânica Quântica em Novos Materiais c) Novos materiais: NANOTECNOLOGIA. Estruturas alotrópicas do carbono Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA O “pai” da Eletrônica Podemos dizer que a Eletrônica “nasceu” em 1905 com a invenção da válvula diodo. A invenção da válvula diodo se deve a John Ambrose Fleming ( ). Fleming foi aluno de James Clerk Maxwell quando este dava aulas de matemática e eletricidade na Cambridge University em 1877. Fleming foi consultor científico de Marconi na área de radiotelegrafia. John Fleming Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Esquema de uma válvula simples
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA O que fez Fleming? De 1888 a 1891 trabalhou na Edson Electric Light Company, empresa de Thomas Alva Edison ( ). Durante este período, desenvolveu experimentos com o Efeito Edison (emissão termoiônica), que é o efeito básico usado no desenvolvimento da válvula. Esquema de uma válvula simples Dispositivo usado por Edison em 1883 para descobrir a Emissão termoiônica Thomas Edison Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA A patente da válvula diodo Em 1905 Fleming patenteou a válvula diodo. A válvula diodo desenvolvida por Fleming foi usada em rádios receptores e radares por muitas décadas, até que ela fosse sobrepujada pelos diodos e transistores de estado sólido, na década de 1950. Primeiras válvulas diodo construídas por Fleming Válvula diodo usada em um rádio receptor Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Esquema de construção da válvula diodo A válvula diodo é composta de um filamento e uma placa metálica dentro de um bulbo de vidro. Muito do ar presente no bulbo é bombeado para fora para obter um vácuo parcial. Exemplo de uma válvula comercial Constituintes básicos de uma válvula diodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Aplicações da válvula diodo A válvula diodo é usada em diversas aplicações, às quais destacamos sua ação como retificador e como detector. a) Retificador: essencialmente converte um sinal AC em um sinal DC, como esquematizado abaixo. Exemplo de válvulas comerciais Válvula atuando como retificador de sinal elétrico Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Mais aplicações da válvula diodo b) Detector: neste caso, a válvula obtém o sinal a partir de uma onda portadora modulada, como esquematizado abaixo. Válvula atuando como detector de sinal elétrico transportado por uma onda modulada Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Princípio de operação da válvula diodo Na figura abaixo mostramos um típico circuito de operação onde vemos uma fonte (B), uma válvula e um resistor de carga (RL). Este circuito faz com que uma corrente elétrica e uma diferença de potencial sejam selecionados para a operação junto ao resistor de carga. Princípio básico de operação de uma válvula diodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Modelo físico de funcionamento da válvula diodo A válvula diodo pode ser modelada unicamente com conceitos da eletrostática. Modelar significa obter uma expressão para a curva característica da válvula I(V) a partir de primeiros princípios, isto é, a partir das leis básicas da eletricidade. Curva característica da válvula diodo. I: corrente elétrica que circula pela válvula Modelo para uma válvula diodo V: tensão de polarização da válvula Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Curva característica ideal da válvula diodo Aplicamos a Equação de Poisson e o Princípio da Conservação da Energia para obter a curva característica I(V). 0 = 8,8510-12 C2/Nm2 e = 1,60210-19 C me = 9,10910-31 C Modelo para uma válvula diodo A: área de seção transversal dos eletrodos da válvula d: distância entre o cátodo e o ânodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Modelo teórico  funcionamento prático da válvula diodo Abaixo mostramos a curva característica teórica (à esquerda) e curvas características de duas válvulas comerciais. Válvulas reais 5U4 e 1V2 Válvula Ideal Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA O “pai” da válvula triodo Em 1906 Lee De Forest ( ) obteve a patente de um dispositivo de dois eletrodos usado como detector de ondas eletromagnéticas. Este dispositivo era uma variante da válvula diodo inventada por Fleming em 1904. Em 1907 De Forest obteve a patente de um dispositivo de três eletrodos, muito mais sensível na detecção de ondas eletromagnéticas. Este dispositivo também foi chamado de “válvula de De Forest” e desde 1919 é conhecido por válvula triodo. Lee De Forest Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Esquema de construção da válvula triodo A válvula triodo é obtida a partir da válvula diodo, com a introdução de uma grade colocada entre o cátodo e o ânodo, como pode ser visto na figura abaixo. Constituintes básicos de uma válvula triodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Funcionamento da válvula triodo
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Funcionamento da válvula diodo A grade introduzida entre o cátodo e o ânodo controla o fluxo de elétrons entre estes dois eletrodos. A corrente elétrica que flui pelo circuito varia de acordo com o valor da tensão aplicada entre a grade e o ânodo. Existe um valor de tensão elétrica acima da qual cessa o fluxo de elétrons através do circuito. Funcionamento da válvula triodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Curvas características da válvula triodo Abaixo mostramos as curvas características de uma válvula triodo para vários valores de tensão de grade aplicados. Na mesma figura é apresentada (em linha tracejada) a Lei de Child, que é a curva teórica para a válvula diodo. Curvas características da válvula triodo 6SN7 para várias tensões aplicadas à placa Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Exemplo de válvulas triodos comerciais
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Desvantagens do uso das válvulas Abaixo apresentamos algumas desvantagens no uso de válvulas em circuitos elétricos. a) o seu tamanho: a miniaturização dos dispositivos fica comprometida. b) a sua fragilidade: o seu invólucro é feito de vidro. c) o aquecimento em operação: como ela trabalha em alta tensão, a dissipação de energia na forma de calor é grande. 1) Exemplo de válvulas triodos comerciais Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Esquema interno de uma válvula triodo
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Mais desvantagens do uso das válvulas d) a sua vida é curta, se comparada ao do transistor. e) a sua fabricação é mais dispendiosa do que a do transistor, devido à baixa escala de fabricação. f) dificuldades técnicas: as válvulas apresentam alto ruído e instabilidade em algumas faixas de frequência, principalmente na região de micro-ondas. Esquema interno de uma válvula triodo Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Vantagens do uso das válvulas Abaixo apresentamos algumas vantagens no uso de válvulas em circuitos elétricos. a) válvulas são usadas em situações onde sejam necessárias maiores quantidades de potência. b) o transistor trabalha em uma faixa limitada de potência, enquanto que a válvula trabalha em potências desde W até milhares de W. c) válvulas apresentam uma vantagem técnica adicional que é o desempenho melhor em altas frequências, se comparada com a de um transistor. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA “Agradecimentos” às válvulas Mesmo com as limitações comparadas com a ação dos atuais transistores, as válvulas foram responsáveis por um enorme avanço tecnológico, alguns deles apontados abaixo. a) Projeto e desenvolvimento dos grandes sistemas de comunicação do Século XX, como o rádio (Guglielmo Marconi, em 1901) e TV (John Logie Baird, em 1926). Exemplo de rádio Exemplo de TV Guglielmo Marconi John Logie Baird Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA Mais “agradecimentos” às válvulas b) Projeto e desenvolvimento do primeiro computador eletrônico (valvulado), o ENIAC – ELECTRONIC NUMERICAL INTEGRATOR AND CALCULATOR, em 1946. O ENIAC, mostrado em operação ao lado, é composto por válvulas e 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 Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA Aspectos históricos Antes da 2a Guerra Mundial a pesquisa em eletrônica se concentrava no estudo de contatos retificadores para circuitos de rádio-comunicação. Até então este tipo de contato era feito por um dispositivo conhecido como coesor de Branly. O coesor de Branly funciona quando uma onda eletromagnética ativa o estado condutor de limalhas metálicas. Esquema do Coesor de Branly Fotografia do Coesor de Branly Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA Mais história Apesar de funcionar, o coesor de Branly apresentava instabilidade, tal que procurou-se por um artefato tecnológico que pudesse funcionar como radar. O avanço tecnológico entre a 1a e a 2a Guerra Mundial procurou por dispositivos estáveis de estado sólido. Isto culminou com a descoberta do efeito transistor em 1947 por John Bardeen ( ) e Walter Houser Brattain ( ). John Bardeen Walter Brattain Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O primeiro transistor Esta descoberta foi o início de uma nova era, tanto na pesquisa em semicondutores como no desenvolvimento tecnológico. O primeiro transistor construído por Bardeen e Brattain foi feito apenas com um bloco de germânio (Ge) ligado por contatos metálicos a fontes de tensão. Primeiro transistor construído por Bardeen e Brattain Esquema constitutivo do primeiro transistor Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA A contribuição essencial de Shockley Em 1948 o transistor bipolar tomou a sua atual configuração a partir da contribuição de William Bradford Schockley ( ). Ao invés do bloco de Ge, Schockley usou o semicondutor dopado com impurezas doadoras (tipo n) e aceitadoras (tipo p), além dos contatos metálicos e fontes de tensão. Esquema constitutivo do primeiro transistor William Schockley Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA Os inventores do transistor Como vimos, O transistor foi inventado em duas etapas, por três cientistas: John Bardeen, Walter Brattain e William Schockley. Pela descoberta e aperfeiçoamento do transistor, Bardeen, Brattain e Shockley ganharam o Prêmio Nobel de Física de 1956. William Schockley John Bardeen Walter Brattain Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O destino dos inventores do transistor Bardeen e Brattain continuaram seu trabalho na pesquisa básica da Física do Estado Sólido na University of Illinois (Urbana), IL – USA. Shockley voltou-se para a indústria, criando a empresa Shockley Semiconductor Company , que posteriormente deu origem à Intel. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O efeito transistor O transistor foi inicialmente conhecido como “triodo semicondutor”, em analogia à válvula triodo que apresentava a mesma característica de amplificação. Transistor é uma junção das palavras (em inglês) transfer e resistor, e significa a transferência de corrente elétrica de um circuito a outro. Como vemos, o transistor apresenta três terminais: o coletor (C), a base (B) e o emissor (E). 1) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA Primeiras consequências da invenção do transistor À título de curiosidade, a descoberta do transistor ocorreu em Dezembro de 1947, e não em Junho de 1948 como frequentemente divulgado. A divulgação das pesquisas foi retardada durante estes sete meses por problemas relativos à patente. Apesar do grande impacto posterior, a repercussão não foi grandiosa pois não se discutia à época a substituição das válvulas pelos transistores. 1) 2) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA Primeiras consequências da invenção do transistor O dispositivo construído por Bardeen e Brattain apresentava problemas com a estabilidade e reprodutibilidade dos contatos elétricos. Como vemos na figura ao lado, no primeiro transistor os contatos elétricos eram feitos com clipes e lâminas de navalha. Em 1949 Shockley (Bell Labs) aperfeiçoou o transistor de contato de ponto utilizando materiais semicondutores que apresentavam dopagem (impurezas). 1) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O efeito transistor A grosso modo, o transistor funciona como uma “torneira eletrônica”. No caso do transistor, ele regula a quantidade de corrente elétrica que passa por um circuito. O transistor pode ser usado tanto como um interruptor digital (chave) como um dispositivo analógico para controlar progressivamente a corrente elétrica em um dispositivo. 1) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O funcionamento do transistor: o papel de Vbe Veremos agora, passo a passo, como funciona o transistor. a) Uma corrente elétrica de controle é aplicada entre o emissor e a base. b) Os elétrons são injetados na base através da junção com o emissor (devido a Vbe). Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

3. A ERA DA ELETRÔNICA O papel da tensão entre o coletor e a base c) Elétrons fluem através da junção com o coletor para o circuito externo (devido a Vce). d) Quando a voltagem na base varia, a corrente elétrica no circuito externo varia proporcionalmente. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Aspectos históricos Antes do transistor, a eletrônica estava centrada na válvula, que é um dispositivo à vácuo. Após a invenção do transistor houve uma ênfase no desenvolvimento de dispositivos de Estado Sólido. Com isso, houve uma mudança no paradigma do desenvolvimento científico e tecnológico. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A Guerra Fria Antes do transistor  2a Guerra Mundial, Bomba Atômica, Tecnologia Nuclear. 1) 2) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A prevalência da pesquisa em Física Nuclear Grande parte do financiamento à pesquisa foi destinado à compreensão da Física Nuclear.... 1) 2) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Usinas nucleares E à construção de reatores nucleares... 1) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO Os problemas da energia nuclear E ao desenvolvimento da bomba atômica  Guerra Fria. 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 1) 2) 3) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A mudança de paradigma Após o transistor  revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais. a) Materiais metálicos: ligas metálicas leves. 1) 2) 3) Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A mudança de paradigma Após o transistor  revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais. b) Materiais cerâmicos: cerâmica de alto desempenho. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A mudança de paradigma Após o transistor  revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais. c) Materiais poliméricos: plásticos. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A mudança de paradigma Após o transistor  revolução da Eletrônica e da tecnologia em Novos Materiais. d) Materiais compósitos. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO A prevalência da Física Atômica O que estes materiais têm em comum? 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. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1940 1) Década de 1940 (1946)  Invenção do TRANSISTOR. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Fotografia de um CI moderno.
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1950 2) Década de 1950 (1958, Jack Kilby e Robert Noyce, Texas Instrument)  Miniaturização (Circuitos Integrados). Fotografia do primeiro circuito integrado (CI) fabricado pelas Texas Instrument Fotografia de um CI moderno. Jack Kilby Robert Noyce Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Componentes do primeiro laser de rubi.
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1960 3) Década de 1960  Invenção do LASER (LASER de RUBI, por Theodore Maiman em 1960). Componentes do primeiro laser de rubi. Theodore Maiman Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Laser de diodo de alta potência.
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1960 4) Década de 1960  Desenvolvimento do LASER DE DIODO (Robert Hall, 1962). Comparação entre o tamanho de um laser de diodo e uma moeda de US$ 0,05. Laser de diodo de alta potência. Robert Hall Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1970 5) Década de 1970  Desenvolvimento de novas tecnologias de obtenção de materiais eletrônicos. 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. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1980 6) Década de 1980  Desenvolvimento da fibra óptica e a conseqüente nova área das telecomunicações. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 1990 7) Década de 1990  Controle sobre os átomos (Engenharia Atômica). 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. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 2000 8) Década de 2000  Hegemonia da Nanociência e da Nanotecnologia. 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. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO O desenvolvimento tecnológico nos anos 2010 9) Década de 2010  Quais serão os próximos passos? ? Novas fontes de energia, engenharia genética, novíssimos materiais..... Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Os átomos ÁTOMOS!!!!!!!! O que é um ÁTOMO???? Modelo atômico de Rutherford (modelo planetário). Modelo atômico de Thomson (pudim de passas). Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA Modelo quântico (orbitais atômicos)
5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Os modelos atômicos ÁTOMOS!!!!!!!! O que é um ÁTOMO???? Orbital s. Orbital p. Modelo quântico (orbitais atômicos) Modelo atômico de Bohr. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Átomos em estado gasoso 1) GÁS  quase nenhuma interação entre os átomos. Vapor d’água. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Átomos em estado líquido 2) LÍQUIDO  pouca interação entre os átomos. Água líquida. Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA Átomos em estado sólido 3) SÓLIDO  grande interação entre os átomos. Água sólida (gelo). Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA MECÂNICA QUÂNTICA nele!
5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA O papel da Mecânica Quântica no estudo da Física Atômic Mecânica Quântica: qual o seu papel nisso tudo Como compreender os átomos para poder controlar as suas propriedades? MECÂNICA QUÂNTICA nele! Física para Engenharia Elétrica – Eletrônica e Mecânica Quântica

The angel of hearth and home – Max Ernst
1) The angel of hearth and home – Max Ernst

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