Antigamente os aparelhos eletrônicos possuíam tamanho relativamente grande, devido a quantidade de peças que eram necessárias para que os mesmo funcionassem, e não somente a necessidade de muitas peças, ainda havia o tamanho das peças, que eram compostas por diversas partes, aumentando drasticamente o tamanho das mesmas também, ou seja, um simples rádio que hoje podemos carregar no bolso ocupava o espaço de um móvel da sala, ou então os computadores que hoje pesam alguns gramas, chegaram a ocupar um andar inteiro de um prédio. Porém com o passar do tempo novas tecnologias começaram a serem desenvolvidas e implementadas, sendo um bom exemplo os transistores.
Os transistores foram desenvolvidos nos EUA nos laboratórios de uma empresa de telefonia, sendo que seus idealizadores ganharam o prêmio Nobel pela criação deste novo componente eletrônico tão importante. Um transistor tem como função amplificar ou interromper um sinal elétrico, a princípio foram muito usados na área de telefonia, porém com a grande capacidade que esses componentes demonstraram ter, logo ocuparam toda o ramo de eletrônicos.
Nesse período (fim da década de 40), tinha-se nos EUA o domínio total da produção de válvulas, que tinham a mesma função nos aparelhos eletrônicos que os transistores, e com isso a proliferação de tal tecnologia não se deu tão rápida, porém, os japoneses ao perceberem a grande capacidade desses componentes, começaram a substituir tudo o que se usava válvulas por transistores, acarretando na diminuição do tamanho dos aparelhos eletrônicos.
Uma válvula corresponde a várias peças metálicas dentro de uma cúpula de vidro evacuada, ou preenchida com algum gás inerte ou que auxilie na condução de eletricidade. Ela tem um formato cilíndrico e podem ser de diversos tamanhos, sendo as mais comuns de uns 5 cm até 15 cm. Fora o agravante do tamanho, um outro problema desses componentes era o aquecimento das peças metálicas, mesmo um material metálico ser um bom condutor (cobre, ferro, ouro), eles conduzem cada vez menos se aquecidos, o que causava um tempo de vida útil reduzido das válvulas e o fato de gastar muita energia sem utilizar, fato esse que não faz sentido para um aparelho que depende de energia para operar alguma função.
 |
| Essa é uma comparação entre um celular produzido no começo dos anos 2000 e uma válvula da década de 60. Notem que se fossem usadas válvulas em um celular ele não seria compacto, e dificilmente caberia em um bolso. |
Válvula do tipo termoiônica, muito usada em aparelhos da década de 60. Notem que ela tem praticamente o tamanho de muitos aparelhos eletrônicos de hoje em dia.
Um transistor além de ter tamanho reduzido, ele não possui como condutor básico um elemento metálico, mas sim um semi metal, o Silício (Si), que conduz mais eletricidade se estiver aquecido.
Por que um condutor aquece com a passagem de corrente elétrica?
Um metal usado como condutor geralmente é um átomo que possui diversos orbitais e com isso diversos elétrons, logo esse metal possui um raio atômico relativamente grande, o que culmina em um tamanho grande do átomo como um todo. Em um pedaço desse metal temos diversos átomos que se são grandes e com isso acabam sobreponde orbitais, com isso se dá uma movimentação de elétrons em orbitais de mesmo nível, onde não se tem diferença energética e nem mais distinção entre orbitais de um ou outro átomo. Quando passa-se uma corrente elétrica pelo condutor, faz-se com que elétrons proveniente dessa corrente comecem a passar de orbital em orbital dos átomos que os possuem sobrepostos, forçando assim com que um elétron de determinado orbital fique excitado, passando de um orbital para outro. Com isso a energia absorvida pela cinética do elétron que chega via corrente e depois liberada via o relaxamento do sistema, faz com que os átomos vibrem e dessa forma choquem-se entre si, provocando o aumento da temperatura, ou seja, parte da energia do sistema é perdida na forma de calor. A energia necessária para fazer um elétrons passar de um orbital para o outro (banda de valência para banda de condução) chama-se gap de energia. Um metal tem as bandas sobrepostas
Com muito aquecimento, começa-se a ter uma desestruturação do sistema conhecido como retículo cristalino, que é uma rede onde se tem organizado os átomos no condutor, e isso causa uma desorganização nas bandas de valência e condução, diminuindo assim a condução em temperaturas mais elevadas.
 |
| A banda de condução está representada pela cor vermelha e a banda de valência em azul, quanto maior o gap energético entre a duas, mais energia tem que ser fornecida para que ocorra a condução, quando as bandas estão tão distantes que nem mesmo com adição de energia em quantidades muito altas fazem com que ocorra excitação dos elétrons de uma banda para a outra, esse material é conhecido como isolante. |
Por que um semi metal conduz mais corrente se estiver aquecido?
Um semi metal como o Silício, possui um gap de energia muito alto, pois não tem bandas sobrepostas o que leva a necessidade de haver excitação do elétron para que ele salte de uma região para outra. Com isso os semi metais acabam se comportando de maneira oposta aos metais e possibilitando o uso desses elementos com melhor finalidade de condutores.
Por que as válvulas são maiores que os transistores?
As válvulas por acabarem tendo um aquecimento excessivo por terem em seus interiores compostos metálicos, precisam de formas de dissipar a energia e por isso existem os tubos de vidro que podiam ser evacuados para evitar a eliminação energética de calor para o meio, porém com o contato das partes metálicas com o vidro o aquece e para uma melhor dissipação ocorre a necessidade de espalhar esse calor pela superfície do vidro, e com uma maior área se tem uma boa dissipação, logo, quanto maior a válvula (dependendo da voltagem máxima que pudesse passar por ela sem que a mesma queimasse) melhor o funcionamento de dissipação de calor.
