O documento descreve a história das válvulas eletrônicas e transistores, desde o efeito termiônico descoberto por Edison em 1883 que deu origem às válvulas, até o desenvolvimento do transistor de junção a partir da década de 1940 utilizando germânio e posteriormente silício. O documento também explica os principais componentes das válvulas como catodo, placa e filamento, e dos transistores como germânio e silício.

1. VÁLVULAS ELETRÔNICAS
Introdução
 Em 1883, Thomaz Edison fazendo experiências com diversos tipos de filamentos sob
vácuo para obtenção de uma lâmpada elétrica incandescente, nota um fenómeno que
ficou conhecido como "Efeito Édison“ ou “Efeito Termiônico”. Onde posteriormente deu
origem as vávulas, diodos e transitores.
Efeito termiônico é o processo pelo qual os elétrons atingem energia suficiente, por
meio do calor, para escapar da superfície de um metal aquecido.
Os elétrons circulam por um condutor quando é aplicada uma diferença de potencial
sobre seus terminais, eles tendem a saltar das órbitas externas de seus átomos
movendo-se com rápidos movimentos oscilatórios, cuja velocidade aumenta com o
aumento da temperatura. Onde até então na temperatura ambiente isso não
acontece porque sua velocidade não é suficientemente grande para superar a força
de atração dentro do material.
Para escapar desse material os elétrons necessitam realizar um trabalho para
escapar da força de atração e está quantidade trabalho é dado o nome de função
trabalho do material.

2. Figura 01
Na Figura 01, um filamento metálico F e um anodo também metálico A estão em uma ampola
sobvácuo (a presença de ar impede a emissão de elétrons).
A fonte de tensão B1 aquece o filamento e a fonte B polariza o anodo positivamente. Nessa
condição, os elétrons emitidos pelo filamento são atraídos pelo potencial positivo do anodo,
fazendo circular uma corrente I pelo circuito.
Figura 02
Se a polaridade da fonte B for invertida conforme Figura 02, o anodo terá um potencial negativo,
repelindo os elétrons emitidos pelo filamento e não haverá corrente no circuito.
Esse arranjo é, na prática, um diodo retificador, isto é, um componente que só permite a
passagem da corrente elétrica em uma direção.
O anodo da válvula é usualmente chamado de placa e o filamento, catodo. Assim, a tensão da
fonte B que polariza a placa é ditatensão de placa e a corrente I, corrente de placa.
Figura 03

3. A variação da corrente de placa com a tensão se dá de forma parecida com o gráfico ao lado.
Ela varia linearmente com a tensão até certo valor e depois a curva se achata com tendência a
um limite, isto é, uma tensão de saturação (acima desta última, não há aumento da corrente de
placa).
A característica de linearidade das válvulas é superior à dos semicondutores.
Construção prática
O arranjo esquemático do tópico anterior não é usado na prática porque, para se obter correntes
em níveis apreciáveis, a placa deve ter a maior área possível exposta ao filamento.
Figura 01
A Figura 01 (a) dá uma idéia da construção prática típica: a placa é um tubo cilíndrico vertical
que envolve o filamento. O conjunto está no interior de um invólucro de vidro sob vácuo, com
pinos de ligação na parte inferior para encaixe em soquete.
Conforme tópico anterior, o filamento é ao mesmo tempo um elemento de aquecimento e
emissor de elétrons (catodo). Este tipo de construção é chamado aquecimento direto.
Muitas vezes é conveniente uma separação elétrica entre eles. Assim, o catodo é um fino tubo
que envolve o filamento conforme Figura 01 (b). Esse tipo é dito aquecimento indireto.
O aquecimento indireto tem vantagens, pois separação elétrica entre filamento e catodo dá
liberdade ao desenvolvimento dos circuitos. Além disso, em muitos casos pode-se alimentar o
filamento com corrente alternada, evitando retificação. A contrapartida é um maior consumo de
energia, pois nunca há total transferência de calor do filamento para catodo. Válvulas de alta
potência, como os magnétrons dos fornos de microondas, usam em geral aquecimento direto.
Na Figura 01 (a), o símbolo padrão para o diodo de aquecimento direto (placa e filamento, que é
também o catodo).
Na Figura 01 (b), o símbolo para o diodo de aquecimento indireto (placa, catodo e filamento).
Simbologia

4. Figura 01
COMPONENTES DE UMA VÁLVULA ELETRÔNICA
TUBO DE VIDRO – É uma substância sólida e sem forma definida, descoberto por acaso,
quando faziam fogueiras na praia, os navegadores perceberam que a areia e o calcário se
combinaram através da ação da alta temperatura. Obtido com o resfriamento de uma massa
líquida à base de sílica. Ele é obtido por fusão em torno de 1.250 °C de dióxido de silício,
(SiO2), carbonato de sódio (Na2CO3) e carbonato de cálcio (CaCO3).
CATODO (FILAMENTO) – Elemento de cor branca acinzentada, brilhante, muito duro e denso,
tem o ponto de fusão mais alto de todos os elementos. É utilizado em filamentos de lâmpadas
incandescentes, resistências elétricas (elemento aquecedor em fornalhas elétricas), válvulas
termiônicas, eletrodos para solda elétrica, e de conexão para circuitos integrados.
Símbolo: W
Ponto de fusão: 3.422 °C
Ponto de ebulição: 5.555 °C
Número atômico: 74
Massa atômica: 183,84 u ± 0,01 u
Descobrimento: 1783

5. Série química: Metal, Metal de transição, Elemento do 6º Grupo, Elemento do 6º Período, Metal
pesado e tóxico
ANODO (PLACA) - é o nome dado devido a sua construção mecânica, pois, veste
aos eletrodos internos, filamento, cátodo e grades, do dispositivo, existe uma placa metálica,
cuja função é absorver a maior quantidade possível de elétrons emitidos pelo cátodo (filamento).
Geralmente a placa é construída com materiais que tem o índice de emissão eletrônica (
elementos que não emitem elétrons termionicamente na temperatura de funcionamento normal
da válvula eletrônica), estes elementos são o ferro, o níquel.
A placa é montada externamente ao cátodo e eletricamente isolada, sua superfície é negra
para absorver a maior quantidade possível do calor produzido pelas correntes catódicas e
anódicas, de forma a irradiá-lo para fora, havendo assim uma dissipação calórica
por irradiação térmica.
FERRO
É um elemento químico, símbolo Fe, de número atômico 26 e massa atómica 56 u. À
temperatura ambiente, o ferro encontra-se no estado sólido.
Símbolo: Fe
Massa atômica: 55,845 u ± 0,002 u
Ponto de fusão: 1.538 °C
Elétrons por camada: 2, 8, 14, 2
Número atômico: 26
Ponto de ebulição: 2.862 °C
Série química: Metal, Metal de transição, Elemento do 4º período, Elementos do Grupo 8, Metal
pesado tóxico.
NÍQUEL

6. É um elemento químico de símbolo Ni de número atômico 28 e de massa atómica 58,7 uma. À
temperatura ambiente, encontra-se no estado sólido. É um elemento de transição situado no
grupo 10 da Classificação Periódica dos Elementos.
Símbolo: Ni
Massa atômica: 58,6934 u ± 0,0002 u
Ponto de fusão: 1.455 °C
Raio de Van der Waals: 200 pm
Número atômico: 28
Configuração eletrônica: [Ar] 4s23d8
Série química: Metal, Metal de transição, Elemento do 4º período, Metal pesado tóxico,
Elementos do Grupo 10
O que podemos ver a seguir na figura abaixo é a transição da válvula para transistor:

7. As válvulas predominaram até meados de 1947, quando foram inventado nos Laboratórios da
Bell Telephone por acaso conforme comentários ( os técnicos estavam procurando um
dispositivo de estado sólido equivalente a válvula eletrônica ) de maneira acidental durante
estudos em torno de um diodo de ponto de contato (ele tem uma pequena haste de metal que
é pressionada contra uma região do tipo N. Por um processo de fusão é criada no ponto de
contato uma região do tipo P).

8. A utilização desse dispositivo é grande utilidade em circuitos de freqüência elevada, porém com
baixos níveis de potência. A figura a seguir, mostra um diodo de contato de ponto.
William Bradford Shockley Jr., que chefiava as pesquisas não ficou feliz pois procurava um
amplificador semicondutor similar, que chamamos hoje de “junção FET”. (abreviação de Field
Effect Transistor) ou transistor de efeito de campo é um dipositivo que pode ser usado como
amplificador, chave ou oscilador .
O nome transistor foi derivado de suas propriedades intrínsecas (resistor de transferência), em
inglês: “TRANsfer reSISTOR”.
O FET básico é formado por uma peça de material semicondutor na qual duas regiões P são
formadas, deixando entre elas um canal conformemostrado abaixo:
Embora o transistor na época não alcançou uma total supremacia comercial, devido ao alto
custo de fabricação e utilização do germânio ( elemento raro ). A principal substância em que se
encontra presente é o dióxido de germânio (Ge02).
Os melhores transistores custavam 8 dólares onde em contrapartida as válvulas custavam 75
cents.
Shochley ignorou o transistor de ponto de contato e continuou suas pesquisas em em outro
sentido, onde ele reorientou suas idéias e desenvolveu a teoria do transistor de junção.
Começando nessa época a industrialização do transistor.
O transistor de ponto de contato ficou obsoleto por volta de 1953, onde apenas uns milhares
foram fabricados.
Logo se descobriu que o silício oferecia uma série de vantagens sobre o germânio: maior
resistência a temperatura (1420 graus Celsius), baixa corrente de fuga, maior tensão de corte,
um mineral abundante, maior dissipação de calor.
Tais fatos somado ao aperfeiçoamento tecnológico no processo de produção, baixou o preço do
componente, fazendo com que ele se popularizasse e virasse uma revolução na indústria de

9. computadores. Onde tal revolução só voltaria a acontecer novamente com os circuitos
integrados.
COMPONENTES TRÂNSISTOR
GERMÂNIO
O germânio é um elemento químico de símbolo Ge, número atômico 32 com massa atómica 72u.
À temperatura ambiente, o germânio encontra-se no estado sólido. É um metal pertencente ao
grupo 14 da Classificação Periódica dos Elementos. Descoberto por Clemens Winker
Símbolo: Ge
Número atômico: 32
Descobrimento: 1886
Massa atômica: 72,64 u ± 0,01 u
Configuração eletrônica: [Ar] 3d104s24p2
Ponto de fusão: 938,2 °C
SILÍCIO
O silício é um elemento químico de símbolo Si de número atômico 14 com massa atómica igual a
28 u. À temperatura ambiente, o silício encontra-se no estado sólido. Foi descoberto pelo
químico sueco Jöns Jacob Berzelius, em 1823.
Símbolo: Si
Número atômico: 14

10. Configuração eletrônica: [Ne] 3s23p2
Massa atômica: 28,0855 u ± 0,0003 u
Elétrons por camada: 2,8
Ponto de fusão: 1414,4 °C
Série química: Elemento do 3º Período, Grupo do carbono, Semimetal
É o segundo elemento químico mais abundante na crosta terrestre perdendo apenas para o
oxigênio, conforme mostrado na tabela abaixo:
ABUNDÂNCIA DOS ELEMENTOS NA CROSTA TERRESTRE
RANKING ELEMENTO Nº ATOMICO ABUNDÂNCIA EM % NA CROSTA TERRESTRE
1º Oxigênio 08 46.1
2º Silício 14 28.2
Alumínio 13 8.23
Hidrogênio 01 270
Sódio 11 260
Cálcio 20 4.15
Ferro 26 5.15
Magnésio 12 2.33
Potássio 19 2.09
Titânio 22 0.565
Fosforo 15 0.105
Carbono 06 0.02
50º Germânio 32 0.00015
CONCLUSÃO
Podemos concluir que a válvula e o transistor foram descobertos por acaso em função de outras
pesquisas para descobrir outros componentes, como um filamento para a lâmpada
incandescente e um componente de estado sólido que pudesse substituir a válvula.
BIBLIOGRAFIA
http://www.fazano.pro.br/port105.html
http://www.bn.com.br/radios-antigos/semicond.htm
http://www.mspc.eng.br/eletrn/vterm_110.shtml
https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_termi%C3%B4nico