ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. Introdução
2. O Nascimento da Eletrônica
3. A Era da Eletrônica
4. A Relação
Estado Sólido
entre
a
Eletrônica
e
a
Física
do
5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica
Quântica
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Eletrônica
a) Comportamento macroscópico dos elétrons nos
dispositivos.
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Eletrônica
b) Comportamento microscópico dos elétrons nos
dispositivos.
Orbital s
Orbital p
Orbital d
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Eletrônica
c) Dispositivos de retificação,
chaveamento de sinais elétricos.
Transistores bipolares
Diodos
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
amplificação
Transistor MOSFET
em uma placa-mãe.
e
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Circuitos de Retificação
a) Retificação de Meia-Onda.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Circuitos de Retificação
b) Retificação de Onda Completa.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Circuitos de Amplificação
a) Transistor com Emissor Comum.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Circuitos de Amplificação
b) Transistor com Base Comum.
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1. INTRODUÇÃO
Circuito de Chaveamento
a) Circuito.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Circuito de Chaveamento
b) Sinal de Saída.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Mecânica Quântica
a)
ferramenta
microscópico;
teórica
para
este
tratamento
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.
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Aplicações
a) Micro-eletrônica: CIRCUITOS INTEGRADOS.
Fotografia de um circuito
integrado
construído
no
Brasil, nos laboratórios da
Escola Politécnica da USP em
1988.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. INTRODUÇÃO
Aplicações
b) Opto-eletrônica: LASER DE DIODO.
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1. INTRODUÇÃO
Aplicações
c) Novos materiais: NANOTECNOLOGIA.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. Introdução
2. O Nascimento da Eletrônica
3. A Era da Eletrônica
4. A Relação
Estado Sólido
entre
a
Eletrônica
e
a
Física
do
5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica
Quântica
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
John Ambrose Fleming (1847-1945):
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
John Ambrose Fleming
Experimentos com o Efeito
termoiônica) ainda no século XIX.
Edison
(emissão
Emissão
termoiônica,
descoberta por
Edison em 1883.
Thomas Alva
Edison (1847-1931)
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
John Ambrose Fleming
Em 1905 Fleming patenteou a válvula diodo.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Esquema de uma Válvula Diodo
Filamento e uma placa metálica dentro de um bulbo de
vidro, com muito do ar bombeado para fora para obter um
vácuo parcial.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Retificador  converte um sinal AC em um sinal DC.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Detector  obtém sinal a partir de uma onda portadora
modulada.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Circuito de operação com fonte + válvula diodo.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Modelo físico de funcionamento.
I  I V p 
Curva característica da válvula
diodo.
I: corrente elétrica que circula pela válvula
Vp : tensão de polarização da válvula.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Aplica-se a Lei de Gauss numa superfície gaussiana
que envolve o cátodo e um ponto a uma distância x dele.
E
S
nˆ  da 
q
0

Teorema
de Gauss

 E 
 r 
0
0 = 8,8510-12 C2/Nm2: permissividade elétrica do vácuo
q: quantidade de carga
: densidade de carga
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Utiliza-se a definição de potencial eletrostático V.
V    E  dl
E   V


 V r   
2
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Mecânica Quântica
 r 
0
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Considera-se o movimento dos elétrons
ocorrendo em apenas uma dimensão (direção x).
d V x
 V r  
2
dx
2
d V x
2
2

dx
2
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica

como
 x
0
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Considera-se que os elétrons tenham carga elementar
e = -1,610-19 C.
  x  n  x e
d V x
2

dx
2

enx
0
n: concentração de elétrons
(número de elétrons por unidade de
volume).
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Expressa-se a concentração de elétrons em termos da
densidade de corrente J.
J  en xv x

d V x
2
dx
J: densidade de corrente de elétrons
(corrente elétrica por unidade de
área).
v: velocidade dos elétrons.
2

J
0 vx
J é constante, depende apenas do
material do qual é feito o filamento
e da temperatura à qual ele é
submetido.
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Utiliza-se o Princípio da Conservação da Energia para
determinar a velocidade no ponto x.
E  0  K  x  0   U  x  0   K  x   U  x 
K: energia cinética dos elétrons
K  x  0  0
U: energia potencial dos elétrons.
U  x  0  0
me = 9,110-31 kg : massa do elétron
K x 
1
2
me  v

2
x
U  x    e V  x 
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
2e

vx  
V  x 
 me

1/ 2
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Obtém-se uma equação diferencial
movimento dos elétrons na válvula.
d V x
2
dx
2
 me 


 2e 
1/ 2

J
0
V
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
que
1 / 2
x
rege
o
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Propõe-se a seguinte solução para V(x):
V x  B  x
b

d V x
2
dx
2
 b   b  1  B  x
B e b: constantes a serem determinadas.
Caso B e b existam, a solução proposta
acima é ÚNICA (Teorema da Unicidade).
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
b2
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Determinação de b.
b   b  1  B  x
b2
 me 


2

e


b2
b
2
1/ 2
 b

J
0
4
3
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
B
1 / 2
x
b / 2
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Determinação de B.
b   b  1  B  x
b2
 me 
b   b  1  B  

 2e 
 me 


2

e


1/ 2

J
0
B
1/ 2
1 / 2


J
0
B
1 / 2
x
b / 2
 9  m 
B   . e 
 4  2  e 
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
1/ 2
J 
 
 0 
2/3
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Expressão final para V(x):
 9  m 
e
V  x    .

 4  2  e 
x  d
1/ 2
J 
 
 0 
2/3

d: distância entre o cátodo e o ânodo
Vp: tensão de polarização da válvula
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
x
4/3
V  Vp
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Diodo
Curva característica da válvula diodo:
I V p 
4 0  A
 
2
9 d
 2e 


 me 
d: distância entre o cátodo e o ânodo
A: área de seção transversal dos eletrodos da
válvula
J 
I
A
1/ 2
V p
3/2
I  V p   2, 32  10
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
6
A
d
2
V p
3/2
SI
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
I V
3/2
Válvula
Ideal
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
Válvulas reais
5U4 e 1V2
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Lee DeForest (1873-1961)
Desenvolveu a válvula triodo em 1906.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Triodo
Introdução de uma grade à válvula diodo, colocada
entre o cátodo e o ânodo.
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2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Triodo
Funcionamento da válvula triodo.
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2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Triodo
Funcionamento
triodo.
da
válvula
Física Geral VI - Eletrônica e
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvula Triodo
Curvas características.
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2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvulas
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.
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2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvulas
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).
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvulas
Vantagens:
1) Uso em situações onde sejam necessárias maiores
quantidades de potência.
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.
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2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvulas
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).
Guglielmo Marconi
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Mecânica Quântica
John Logie Baird
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
2. O NASCIMENTO DA ELETRÔNICA
Válvulas
Agradecimentos:
Projeto e desenvolvimento do primeiro computador
eletrônico (valvulado)  ENIAC – ELECTRONIC NUMERICAL
INTEGRATOR AND CALCULATOR, em 1946).
Composto
por
17.468
válvulas,
ocupava
um
galpão
imenso.
Processava apenas 5.000 adições, 357
multiplicações e 38 divisões por
segundo, bem menos até do que uma
calculadora de bolso atual, das mais
simples.
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
Estado Sólido
entre
a
Eletrônica
e
a
Física
do
5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica
Quântica
Física Geral VI - Eletrônica e
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Aspectos Históricos
Antes da 2a Guerra Mundial  estudo de contatos
retificadores para circuitos de rádio-comunicação.
Coesor de Branly
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Aspectos Históricos
Descoberta do efeito transistor em 1948 por John
Bardeen (1908-1991) e Walter Brattain (1902-1987).
Início de uma nova era, tanto na pesquisa em
semicondutores como no desenvolvimento tecnológico.
John Bardeen
Walter Brattain
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Transistor
Primeiro transistor utilizado por
Bardeen e Brattain.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Transistor
Configuração atual do transistor bipolar: contribuição
de William Schockley (1910-1989).
William Schockley
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3. A ERA DA ELETRÔNICA
Efeito Transistor
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.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Conseqüências
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 - 1949)  aperfeiçoou o
transistor de contato de ponto utilizando materiais
semicondutores que apresentavam dopagem (impurezas).
Física Geral VI - Eletrônica e
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
O Funcionamento do Transistor
a) Uma corrente elétrica de controle é aplicada entre o
emissor e a base.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
O Funcionamento do Transistor
b) Os elétrons são injetados na base através da
junção com o emissor (devido a Vbe).
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
O Funcionamento do Transistor
c) Elétrons fluem através da junção com o coletor
para o circuito externo (devido a Vce).
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
O Funcionamento do Transistor
d) Quando a voltagem na base varia, a corrente
elétrica no circuito externo varia proporcionalmente.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
3. A ERA DA ELETRÔNICA
Transistor, e a vida segue....
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.
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. Introdução
2. O Nascimento da Eletrônica
3. A Era da Eletrônica
4. A Relação
Estado Sólido
entre
a
Eletrônica
e
a
Física
do
5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica
Quântica
Física Geral VI - Eletrônica e
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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.
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
Antes do transistor  2a Guerra Mundial  Bomba
Atômica  Tecnologia Nuclear.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
Grande parte do financiamento à pesquisa
destinado à compreensão da Física Nuclear....
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
foi
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
E à construção de reatores nucleares...
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
1) Materiais Metálicos.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
2) Materiais Cerâmicos.
A L U M IN A
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
3) Materiais Poliméricos.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
4) Materiais Compósitos.
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
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.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Evolução Histórica
1) Década de 1940 (1946)  Invenção do TRANSISTOR.
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ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Evolução Histórica
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
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Evolução Histórica
3) Década de 1960  Invenção do LASER (LASER de
RUBI, por Theodore Maiman em 1960).
Esquema de
funcionamento de
um laser de rubi.
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
Theodore Maiman
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Evolução Histórica
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.
Robert Hall
Física Geral VI - Eletrônica e
Mecânica Quântica
Laser de diodo de
alta potência.
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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.
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Mecânica Quântica
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
6) Década de 1980  Desenvolvimento da fibra óptica
e a conseqüente nova área das telecomunicações.
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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.
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Mecânica Quântica
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4. A RELAÇÃO ENTRE A ELETRÔNICA E A FÍSICA
DO ESTADO SÓLIDO
Aspectos Históricos
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.
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
1. Introdução
2. O Nascimento da Eletrônica
3. A Era da Eletrônica
4. A Relação
Estado Sólido
entre
a
Eletrônica
e
a
Física
do
5. A Relação entre a Física do Estado Sólido e a Mecânica
Quântica
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Mecânica Quântica
ELETRÔNICA E MECÂNICA QUÂNTICA
5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
De que são feitas as coisas?
ÁTOMOS!!!!!!!!
O que é um ÁTOMO????
Modelo atômico de
Thomson (pudim
de passas).
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Mecânica Quântica
Modelo atômico de
Rutherford (modelo
planetário).
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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
De que são feitas as coisas?
ÁTOMOS!!!!!!!!
O que é um ÁTOMO????
Orbital s.
Orbital p.
Modelo quântico
(orbitais atômicos)
Modelo atômico de
Bohr.
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Mecânica Quântica
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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
Como os ÁTOMOS estão organizados?
1) GÁS  quase nenhuma interação entre os átomos.
Vapor d’água.
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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
Como os ÁTOMOS estão organizados?
2) LÍQUIDO  pouca interação entre os átomos.
Água líquida.
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5. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
Como os ÁTOMOS estão organizados?
3) SÓLIDO  grande interação entre os átomos.
Água sólida (gelo).
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4. A RELAÇÃO ENTRE A FÍSICA DO ESTADO
SÓLIDO E A MECÂNICA QUÂNTICA
Como compreender os átomos para poder controlar as
suas propriedades?
MECÂNICA QUÂNTICA nele!
H 
 i

t
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