31/08/2012

Molibidenita supera Sílicio e Grafeno

Primeiro chip de molibdenita aponta para sucessor do silício

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/12/2011

A grande vantagem da molibdenita é que ela pode ser trabalhada até formar camadas de apenas três átomos de espessura, permitindo a criação de circuitos eletrônicos inteiramente flexíveis.[Imagem: Radisavljevic et. al./ACS Nano]

Sucessor do silício?
Apenas alguns meses depois de terem revelado as inesperadas propriedades eletrônicas da molibdenita, pesquisadores suíços usaram o material para construir o primeiro chip totalmente funcional.
Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne surpreenderam o mundo da tecnologia em Fevereiro deste ano, ao revelar que a molibdenita não apenas supera o silício por um estonteante fator de 100.000, como também tem um potencial superior ao do muito mais famoso grafeno.

Molibdenita supera silício e grafeno na eletrônica

Esse bissulfeto de molibdênio (MoS₂) é abundante na natureza e muito barato, sendo usado na metalurgia do aço e na fabricação de lubrificantes.
Pelo menos até que Andras Kis e seus colegas descobrissem que a molibdenita é um semicondutor.
Processador ultra-fino
Agora, o grupo deu um passo decisivo para mostrar a potencialidade do material usando-o para construir um circuito integrado totalmente funcional.
E o protótipo comprovou que o entusiasmo com a descoberta inicial era plenamente justificado: o circuito mostrou que a molibdenita pode superar os limites físicos do silício em termos de miniaturização, consumo de eletricidade e flexibilidade mecânica.
"Nós construímos um protótipo inicial, colocando séries de dois a seis transistores, e demonstramos as operações lógicas binárias, o que prova que poderemos construir um chip maior," disse Kis.
A grande vantagem da molibdenita é que ela pode ser trabalhada até formar camadas de apenas três átomos de espessura, enquanto o silício não suporta manipulações abaixo dos dois nanômetros.
Isto significa que um processador de molibdenita poderá ser pelo menos três vezes menor do que um processador de silício quando este atingir seus limites físicos.
Computadores de enrolar
Os transistores de MoS₂ também são mais eficientes do que os transistores de silício: "Eles podem ser ligados e desligados mais rapidamente, e podem ser colocados em um modo de standby mais completo," explicou Kis.
A capacidade de amplificar sinais eletrônicos é exatamente a mesma que a do silício: os sinais de saída são até quatro vezes mais fortes do que os sinais de entrada.
"Com o grafeno, por exemplo, essa amplitude é de cerca de 1. Abaixo desse limite, a tensão de saída não será suficiente para alimentar um segundo circuito similar," compara o pesquisador.
Outra vantagem em relação ao silício é que, por permitir a construção de camadas muito finas, os circuitos eletrônicos de molibdenita poderão ser totalmente flexíveis, como computadores que poderão ser enrolados, por exemplo.

Bibliografia:

Stretching and Breaking of Ultrathin MoS2
Simone Bertolazzi, Jacopo Brivio, and Andras Kis
ACS Nano
5 December 2011
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nn203879f

Integrated Circuits and Logic Operations Based on Single-Layer MoS2
Branimir Radisavljevic, Michael Brian Whitwick, and Andras Ki
ACS Nano
5 December 2011
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nn203715c

29/08/2012

Circuitos na pratica: reversão digital do motor

Circuitos na pratica: reversão digital do motor: circuitos e soluções revista n° 4

28/08/2012

Regulador de tensão

                                                                                               ALIMENTAÇÃOPILHAS&BATERIAS

                       Reguladores de tensão na prática
                                    Baseado numa idéia de A.Voigt

Apesar de os reguladores de tensão de três terminais serem hoje muito utilizados,existem alguns cuidados a serem tomados quando são usados num circuito. Como sempre, as coisas na prática são mais complicadas do que na teoria.

Desde que começaram a aparecer no mercado, os integrados reguladores de tensão
com três pinos rapidamente relegaram para segundo plano as alimentações
construídas com componentes individualizados. E existem boas razões para esse fato.
Para que complicar as coisas, quando o trabalho pode ser feito com apenas um componente?
Existem praticamente para todas as tensões de saída e o desempenho
da famosa série 78xx é mais do que suficiente para a maior parte das
aplicações. Além disso, já vêm dotados de potentes circuitos de proteção térmica
e contra excesso de corrente consumida. O único cuidado a ser tomado
é que a amplitude da tensão de entrada seja pelo menos 3 V superior ao valor
da tensão de saída. Se não for assim, o circuito integrado é incapaz de
manter estável a tensão de saída.
Os circuitos integrados da série 78xx são muito utilizados,
porque ocupam pouco espaço nas placas de circuito impresso e necessitam de poucos componentes
externos. A figura 1 mostra o esquema de uma fonte de alimentação
que utiliza um desses integrados. A tensão alternada do secundário de um
transformador é aplicada numa ponte retificadora, formada por quatro diodos,
e depois é armazenada no capacitor eletrolítico C1. Por outro lado, os capacitores
C2 e C3 melhoram a estabilidade do regulador, bem como a resposta
a transitórios. O capacitor eletrolítico C4 armazena a tensão de saída para
melhorar a estabilidade na carga. Para tornar a função dos vários componentes
mais evidente, é melhor desenharmos o circuito com a forma da figura
2. Apesar de essa forma de apresentação ser pouco convencional, tem a
vantagem de mostrar imediatamente alguns dos cuidados a serem tomados
na construção do circuito. Agora é evidente que o capacitor eletrolítico C1 deve
ficar montado tão perto quanto possível da ponte retificadora e os terminais
C2 e C3 devem ser soldados perto dos terminais de entrada e saída do integrado
regulador. Por fim, C4 deve ser montado tão perto quanto possível da
carga onde a corrente é mais variável. Por outro lado, as trilhas de 0 V devem
ser interligadas apenas num ponto comum, e normalmente o terminal -

Figura 1. Esquema típico de uma fonte de alimentação com um integrado da família 78xx

Figura 2. O mesmo esquema da figura 1, mas agora desenhado para tornar mais evidente
a função desempenhada pelos capacitores.

Figura 3. Em determinadas circunstâncias, a adição de dois resistores pode melhorar
o comportamento do circuito.

mais negativo do capacitor de saída é o local mais apropriado.
Se esses cuidados forem levados em conta, a estabilidade a rejeição da tensão de ondulação e a
resposta a transitórios da fonte de tensão são muito melhores. Esses cuidados
ainda são mais importantes quando, numa placa de circuito impresso, a distância
da ponte retificadora à carga é relativamente grande.
Sobre os valores dos capacitores, também há algumas considerações a fazer.
Na prática, um valor de 100 nF atribuído a C2 e C3 parece ser o mais apropriado.
Além disso, esses capacitores devem ser do tipo cerâmico de disco. O valor de C4
não é muito crítico e normalmente possui valor entre 10 μF e 47 μF, conforme a
intensidade de corrente que a carga solicita à fonte. Quanto maior a corrente, maior o capacitor.
No caso de C1, existe uma regra simplificada, que pode ser aplicada. Seu valor
em μF deve ser igual (de preferência o dobro) ao valor da corrente consumida
em mA. Isto é, no caso de uma fonte que fornece 1.000 mA, C1 deve possuir o valor
de 2.000 μF. É claro que a tensão de serviço dos capacitores utilizados deve
ser o dobro do valor de tensão a que eles estão submetidos no circuito. Na figura
2, C1 deve poder suportar 35 V, mas C4 basta poder suportar 16 V.
Resistores adicionais O autor refere que o desempenho do
circuito da figura 2 pode ser significativamente melhorado com duas pequenas
modificações. Segundo afirma, com essas modificações, a resposta a transitórios
é melhor nos casos em que a corrente de carga varia rapidamente. Entretanto,
temos de informar que, no Laboratório da Elektor, não conseguimos reproduzir
as afirmações do autor. As alterações resumem-se à adição de
dois resistores montados em série com os capacitores C2 e C4, como mostra a figura
3. Por outro lado, o capacitor C3 pode ser omitido, o valor de C2 é mantido e
o de C4 é aumentado. Quanto aos valores de R1 e R2, é difícil fornecer uma regra
que defina os valores a serem utilizados. No protótipo do autor, que usava
um integrado 7812, os valores indicados na figura 3 forneciam o melhor resultado.
Após termos executado várias experiências, parece que, à medida que se
utiliza um capacitor C4 de maior valor, R2 deve ser menor. No caso de R1, as variações
são menos críticas. É difícil fornecer uma explicação científica
para o que se passa. Uma hipótese é que os capacitores, aliados à indutância
parasita das trilhas de cobre, formam às vezes circuitos LC que oscilam a determinadas
freqüências, fazendo com que o integrado regulador apresente
maior tempo de reação. Nesses casos, um pequeno resistor em série pode amortecer
o circuito ressonante. É natural que a marca do integrado utilizado também
influencie no processo. Embora pensemos que os efeitos benéficos
dos resistores em série não se manifestem em todas as situações, não
há nada como o leitor experimentar e tirar as próprias conclusões. No fim, o
custo adicional é insignificante.