5 - Circuito integrado

Circuito integrado

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

A escala de integração miniaturizou os componentes eletrônicos de tal forma que os circuitos integrados possuem o equivalente a milhares de componentes eletrônicos em sua constituição interna
Descr.: Microprocessador Intel 80486DX2 com encapsulamento removido.

Arquitetura interna de um microprocessador dedicado para processamento de imagens de ressonância magnética, a fotografia foi aumentada 600 vezes, sob luz ultravioleta para se enxergar os detalhes.

Em eletrônica, um circuito integrado (também conhecido como CI, microcomputador, microchip, chip de silício, chip ou chipe) é um circuito eletrônico miniaturizado (composto principalmente por dispositivos semicondutores), que tem sido produzido na superfície de um substrato fino de material semicondutor.
Os circuitos integrados são usados em quase todos os equipamentos eletrônicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrônica.
Um circuito integrado híbrido é um circuito eletrônico miniaturizado constituído de dispositivos semicondutores individuais, bem como componentes passivos, ligados a um substrato ou placa de circuito.
Os circuitos integrados foram possíveis por descobertas experimentais que mostraram que os dispositivos semicondutores poderiam desempenhar as funções de tubos de vácuo, e desde meados do século XX, pelos avanços da tecnologia na fabricação de dispositivos semicondutores. A integração de um grande número de pequenos transistores em um chip pequeno foi uma enorme melhoria sobre o manual de montagem de circuitos com componentes eletrônicos discretos. A capacidade do circuito integrado de produção em massa, a confiabilidade e a construção de bloco de abordagem para projeto de circuito assegurou a rápida adaptação de circuitos integrados padronizados no lugar de desenhos utilizando transístores pequenos.
Há duas principais vantagens de circuitos integrados sobre circuitos discretos: custo e desempenho. O custo é baixo porque os chips, com todos os seus componentes, são impressos como uma unidade por fotolitografia: um puro cristal de silício, chamada de substrato, que são colocados em uma câmara. Uma fina camada de dióxido de silício é depositada sobre o substrato, seguida por outra camada química, chamada de fotoresiste. Além disso, muito menos material é usado para construir um circuito como um circuitos integrados do que como um circuito discreto. O desempenho é alto, visto que os componentes alternam rapidamente e consomem pouca energia (em comparação com os seus homólogos discretos) porque os componentes são pequenos e estão próximos. A partir de 2006, as áreas de chips variam de poucos milímetros quadrados para cerca de 350 mm², com até 1 milhão de transístores por mm².

Índice

• 1 História
• 2 Escala de integração e nanotecnologia
• 3 Fabricação
  • 3.1 Rotulagem
• 4 Outros desenvolvimentos
• 5 Ver também
• 6 Notas
• 7 Referências
• 8 Ligações externas

História

A ideia de um circuito integrado foi levantada por Geoffrey WA Dummer (1909-2002), um cientista que trabalhava para o Royal Radar Establishment (do Ministério da Defesa britânico). Dummer publicou a ideia em 7 de maio de 1952 no Symposium on Progress in Quality Electronic Components em Washington, D.C..¹ Ele deu muitas palestras públicas para propagar suas ideias.
O circuito integrado pode ser considerado como sendo inventado por Jack Kilby de Texas Instruments² e Robert Noyce, da Fairchild Semiconductor,³ trabalhando independentemente um do outro. Kilby registrou suas ideias iniciais sobre o circuito integrado em julho de 1958 e demonstrou com sucesso o primeiro circuito integrado em função em 12 de setembro de 1958² Em seu pedido de patente de 6 de fevereiro de 1959, Kilby descreveu o seu novo dispositivo como "a body of semiconductor material ... wherein all the components of the electronic circuit are completely integrated."⁴
Kilby ganhou em 2000 o Prêmio Nobel de Física por sua parte na invenção do circuito integrado.⁵ Robert Noyce também veio com sua própria ideia de circuito integrado, meio ano depois de Kilby. O chip de Noyce tinha resolvido muitos problemas práticos que o microchip, desenvolvido por Kilby, não tinha. O chip de Noyce, feito em Fairchild, era feito de silício, enquanto o chip de Kilby era feito de germânio.
Marcante evolução do circuito integrado remontam a 1949, quando o engenheiro alemão Werner Jacobi (Siemens AG) entregou uma patente que mostrou o arranjo de cinco transístores em um semicondutor.⁶ A utilização comercial de sua patente não foi relatado.
A ideia de precursor da IC foi a criação de pequenos quadrados de cerâmica (pastilhas), cada um contendo um único componente miniaturizado. Esta ideia, que parecia muito promissora em 1957, foi proposta para o Exército dos Estados Unidos por Jack Kilby. No entanto, quando o projeto foi ganhando força, Kilby veio em 1958 com um design novo e revolucionário: o circuito integrado.

Escala de integração e nanotecnologia

Com os componentes de larga escala de integração, (do inglês: Large Scale Integration, LSI), nos anos oitenta, e a integração em muito larga escala, (Very-large-scale integration, VLSI), nos anos noventa, vieram os microprocessadores de alta velocidade de tecnologia MOS, que nada mais são que muitos circuitos integrados numa só mesa epitaxial.
Atualmente a eletrônica está entrando na era da nanotecnologia. Os componentes eletrônicos se comportam de maneiras diferentes do que na eletrônica convencional e microeletrônica, nestes a passagem de corrente elétrica praticamente não altera o seu estado de funcionamento. Nos nanocomponentes, a alteração de seu estado em função da passagem de corrente deve ser controlada, pois existe uma sensibilidade maior às variações de temperatura, e principalmente à variações dimensionais. Estas causam alterações nas medidas físicas do componente de tal forma, que podem vir a danificá-la. Por isso a nanotecnologia é tão sensível sob o ponto de vista de estabilidade de temperatura e pressão.

Escala de integração de circuitos integrados

Abrev.	Denominação	Complexidade (números de transístores)
		Interpretação comum	Tanenbaum7	Texas Instruments8
SSI	Small Scale Integration	10	1–10	em baixo de 12
MSI	Medium Scale Integration	100	10–100	12–99
LSI	Large Scale Integration	1.000	100–100.000	100–999
VLSI	Very Large Scale Integration	10.000–100.000	a partir de 100.000	ab 1.000
ULSI	Ultra Large Scale Integration	100.000–1.000.000	—	—
SLSI	Super Large Scale Integration	1.000.000–10.000.000	—	—

Fabricação

Dispositivo lógico programável da empresa Altera.

A importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos.
No circuito integrado completo ficam presentes os transístores, condutores de interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura.
No processo de formação do chip, é fundamental que todos os componentes sejam implantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a isolação seja perfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um processo chamado difusão, que se dá entre os componentes formados e as camadas com o material dopado com fósforo, e separadas por um material dopado com boro, e assim por diante.
Após sucessivas interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda são interconectados externamente por uma camada extremamente fina de alumínio, depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de dióxido de silício.

Rotulagem

Dependendo do tamanho os circuitos integrados apresentam informações de identificação incluindo 4 seções comuns: o nome ou logotipo do fabricante, seu número, número do lote e/ou número serial e um código de 4 dígitos identificando a data da fabricação. A data de fabricação é comumente representada por 2 dígitos do ano, seguido por dois dígitos informando a semana. Exemplo do código 8341: O circuito integrado foi fabricado na semana 41 do ano de 1983, ou aproximadamente em outubro de 83.
Desde que os circuitos integrados foram criados, alguns designers de chips tem usado a superfície de silício para códigos, imagens e palavras não funcionais. Eles são algumas vezes referenciados como chip art, silicon art, silicon graffiti ou silicon doodling.

Outros desenvolvimentos

Na década de 80, foi criado o dispositivo lógico programável. Esses dispositivos contêm um circuito com função lógica e conectividade que podem ser programados pelo usuário, ao contrário de ser fixada diretamente pelo fabricante do CI. Isso permite que um único chip possa ser programado para implementar diferentes funções como portas lógicas, somadores e registradores. Os dispositivos atualmente nomeados Field Programmable Gate Arrays (Arranjo de Portas Programável em Campo) podem agora implementar dezenas ou milhares de circuitos LSI em paralelo e operar acima de 550 MHz.
As técnicas aperfeiçoadas pela indústria de circuitos integrados nas últimas três décadas têm sido usadas para criar máquinas microscópicas, conhecidos como sistemas microeletromecânicos (do inglês: microelectromechanical systems, MEMS, ver também: microtecnologia). Esses dispositivos são usados em uma variedade de aplicações comerciais e militares. Exemplo de aplicações comerciais incluem a tecnologia processamento digital de luz em videoprojetores, impressoras de jato de tinta e acelerômetros usados em airbags de automóveis.
Desde 1998, um grande número de chips de rádios tem sido criado usando CMOS possibilitando avanços tecnológicos como o telefone portátil DECT da Intel ou o chipset 802.11 da empresa Atheros.
As futuras criações tendem a seguir o paradigma dos processadores multinúcleo, já utilizados pelos processadores dual-core da Intel e AMD. A Intel recentemente apresentou um protótipo não comercial, que tem 80 microprocessadores. Cada núcleo é capaz de executar uma tarefa independentemente dos outros. Isso foi em resposta do limite calor vs velocidade no uso de transístores existentes. Esse design traz um novo desafio a programação de chips. X10 é uma nova linguagem open-source criada para ajudar nesta tarefa.

Ver também

• Encapsulamento de circuitos integrados
• CMOS

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4 - Nanotecnologia

Nanotecnologia

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Imagem de um circuito integrado ampliada 2400 vezes

A nanotecnologia ou nanotecnia é o estudo de manipulação da matéria numa escala atômica e molecular. Geralmente lida com estruturas com medidas entre 1 a 100 nanômetros em ao menos uma dimensão, e incluí o desenvolvimento de materiais ou componentes e está associada a diversas áreas (como a medicina, eletrônica, ciência da computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais) de pesquisa e produção na escala nano (escala atômica). O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos (os tijolos básicos da natureza). É uma área promissora, mas que dá apenas seus primeiros passos, mostrando, contudo, resultados surpreendentes (na produção de semicondutores, Nanocompósitos, Biomateriais, Chips, entre outros). Criada no Japão, a nanotecnologia busca inovar invenções, aprimorando-as e proporcionando uma melhor vida ao homem.
Um dos instrumentos utilizados para exploração de materiais nessa escala é o Microscópio eletrônico de varredura (MEV) e o Microscópio de varredura por Tunelamento (STM), que permite a observação de átomos e moléculas ao nível atômico.
O objetivo principal não é chegar a um controle preciso e individual dos átomos, mas elaborar estruturas estáveis com eles.
Existe muito debate nas implicações futuras da nanotecnologia,(implications of nanotechnology), pois os desafios são semelhantes aos de desenvolvimentos de novas tecnologias, incluindo questões sobre a toxidade e impactos ambientais dos nanomateriais,¹ e os efeitos potenciais na economia global, assim como a especulação sobre cenários apocalípticos,(doomsday scenarios). Essas questões levaram ao debate entre grupos e governos a respeito de uma regulação sobre nanotecnologia

Índice

• 1 O nanômetro (nm)
• 2 Década de 80
• 3 Nanotecnologia drexleriana
• 4 Abordagens
• 5 Utilizações mais radicais
• 6 Montador Molecular ou Nanomontador
• 7 Possíveis problemas
• 8 A importância para o Brasil e para Portugal
• 9 Produtos e serviços que já estariam no mercado
• 10 Produtos em desenvolvimento
• 11 Referências
• 12 Ver também
• 13 Ligações externas

O nanômetro (nm)

Ver artigo principal: Nanometro

Richard P. Feynman foi o precursor do conceito da Nanotecnologia, embora não tenha utilizado este termo em sua palestra para a Sociedade Americana de Física, em 29 de dezembro de 1959, onde apresentou pela primeira vez suas idéias acerca do assunto. A palavra "Nanotecnologia" foi utilizada pela primeira vez pelo professor Norio Taniguchi em 1974 para descrever as tecnologias que permitam a construção de materiais a uma escala de 1 nanômetro. Para se perceber o que isto significa, considere uma praia de 1000 Km de extensão e um grão de areia de 1 mm, este grão está para esta praia como um nanometro está para o metro. Em alguns casos, elementos da escala periódica da química mudam seu estado, ficando até explosivos em escala nanométrica. A nanotecnologia é a capacidade potencial de criar coisas a partir do menor elemento, usando as técnicas e ferramentas que estão a ser desenvolvidas nos dias de hoje para colocar cada átomo e cada molécula no lugar desejado. Se conseguirmos este sistema de engenharia molecular, o resultado será uma nova revolução industrial. Além disso, teria também importantes consequências econômicas, sociais, ambientais e militares.

Década de 80

Fulerenos, é um membro representante das estruturas de carbono conhecido como fulerenos. Os membros da família fulereno são um tema importante da investigação que recaem sob a égide da nanotecnologia.]]
Embora a nanotecnologia seja um desenvolvimento recente na pesquisa científica, o desenvolvimento de seus conceitos centrais, vem acontecendo através de um longo período de tempo. A emergência da nanotecnologia na década de 1980 ocorreu-se devido a convergência de avanços experimentais como a invenção do microscópio de varredura de tunelamento em 1981 e na descoberta dos fullerenos em 1985, com o esclarecimento e popularização de um modelo de trabalho para os objetivos da nanotecnologia iniciando com a publicação em 1986 do livro Motores da Criação.
O microscópio de varredura de tunelamento, é um instrumento para visualização de superfícies no nível atômico, foi desenvolvido em 1981 por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer no IBM Zurich Research Laboratory, pelo qual eles receberam o prêmio nobel em física em 1986.^{2 3} . Fulerenos foram descobertos em 1985 por Harry Kroto, Richard Smalley, e Robert Curl, que juntos receberam o Prêmio Nobel em química em 1996.^{4 5}
Ao mesmo tempo nos anos 80, o conceito de Nanotecnologia foi popularizado por Eric Drexler por meio do livro "Engines of Creation" (Motores da Criação). Este livro, embora contenha algumas especulações próximas da ficção científica baseou-se no trabalho sério desenvolvido por Drexler enquanto cientista. Drexler foi o primeiro cientista a doutorar-se em nanotecnologia pelo MIT.

Nanotecnologia drexleriana

A Nanotecnologia drexleriana é aquilo a que agora se chama nanotecnologia molecular e que pressupõe a construção átomo a átomo de dispositivos úteis à vida humana. O santo Graal da nanotecnologia drexleriana é o Montador Universal, um dispositivo capaz de, de acordo com as instruções de um programador, construir átomo a átomo qualquer máquina concebível pela mente humana. Drexler tem uma visão a longo prazo da nanotecnologia que prevê o aparecimento de nano-dispositivos de regeneração celular que poderão garantir a regeneração dos tecidos e a imortalidade.
Embora Eric Drexler seja considerado por muitos como o pai da nanotecnologia, a sua abordagem próxima da ficção científica é vista com desconfiança por outros cientistas mais interessados nos aspectos práticos da nanotecnologia. Eric Drexler fundou o "Foresight Institute" e tem-se dedicado à divulgação e desenvolvimento da Nanotecnologia rebatizada de ''''molecular''''

Abordagens

Entretanto a nanotecnologia desenvolveu-se graças aos contributos de várias áreas de investigação. Existem atualmente 3 abordagens distintas à nanotecnologia: uma abordagem de cima para baixo que consiste na construção de dispositivos por desgaste de materiais macroscópicos; a construção de dispositivos que se formam espontaneamente a partir de componentes moleculares; a de materiais átomo a átomo.

• A primeira abordagem é a abordagem utilizada em microelectrônica para produzir chips de computadores e mais recentemente para produzir testes clínicos em miniatura.
• A segunda abordagem recorre às técnicas tradicionais de química e das ciências dos materiais.
• A terceira abordagem é aquela que levará mais tempo a produzir resultados significativos porque requer um controle fino da matéria só possíveis com o aperfeiçoamento da tecnologia.

Utilizações mais radicais

Outras utilizações mais radicais da nanotecnologia, seria a sua utilização nas ciências computacionais, como por exemplo, na nanofotonica, em que nanocristais seriam criados de modo a permitir uma capacidade de busca na ordem dos milhares ou dezenas de milhares de bits.

Montador Molecular ou Nanomontador

Engrenagem molecular segundo uma simulação da NASA

Um montador molecular ou nanomontador (nanoassem) é uma máquina nanotecnológica de tamanho bastante reduzido capaz de organizar átomos e moléculas de acordo com instruções dadas. Para fazer esta tarefa é necessário energia, suprimento de matéria-prima (building blocks) bem como a programação a ser executada pelo montador.
Um montador molecular pode atuar de forma isolada ou em conjunto com vários outros montadores moleculares. Podendo, neste caso, ser capaz de construir objetos macroscópicos. Para isto é necessário um sistema de comunicação entre os montadores bem como um sistema de organização que permitam que eles trabalhem em conjunto.
Existe a possibilidade de se construir um montador universal. Este teria a capacidade de construir qualquer objeto possível, incluindo um outro montador. Assim este poderia se replicar de forma semelhante aos seres vivos. Uma vez construído o primeiro montador ele poderia se reproduzir várias vezes até o número necessário para executar uma determinada tarefa como, por exemplo, a construção de várias toneladas de um nanomaterial. Esta capacidade de reprodução é uma das grandes vantagens de um montador molecular e também é um dos seus grandes riscos. Um montador poderia se reproduzir descontroladamente e ameaçar vidas humanas de forma semelhante a epidemias. Um risco poderia ser a colonização de toda a terra por montadores moleculares, extinguindo toda a vida na terra. Só restariam os próprios montadores em uma massa (provavelmente) cinza chamada de "greygoo". Drexler argumenta que este cenário é bastante difícil uma vez nenhum ser vivo conhecido consegue se reproduzir além do limite imposto pela quantidade de energia e matéria-prima disponíveis. Apesar disto, especialistas advertem que é necessário tomar precauções, pois os riscos para a saúde humana não são conhecidos.
A construção de um montador molecular ainda está longe de ocorrer. Vários problemas persistem como a dificuldade de trabalhar com átomos individuais necessários para a construção do montador. Além disto, é difícil modelar o comportamento de objetos complexos em escala nanométrica que obedecem as leis quânticas.

Possíveis problemas

Um dos possíveis problemas é a nanopoluição que é gerada por nanomateriais ou durante a confecção destes. Este tipo de poluição, formada por nanopartícula, podem ser muito perigosas uma vez que flutuem facilmente pelo ar viajando por grandes distâncias. Devido ao seu pequeno tamanho, os nanopoluentes podem entrar nas células de seres humanos, animais e plantas. Como a maioria destes nanopoluentes não existe na natureza, as células provavelmente não terão os meios apropriados de lidar com eles, causando danos ainda não conhecidos. Estes nanopoluentes poderiam se acumular na cadeia alimentar como os metais pesados e o DDT.

A importância para o Brasil e para Portugal

Imagem de reconstrução em Ouro limpo (100) na superfície, como visualizado utilizando a microscopia de tunelamento. As posições dos átomos individuais que compõem a superfície são visíveis.

A nanotecnologia é extremamente importante para o Brasil, assim como para Portugal, porque tanto a indústria brasileira como a portuguesa terão de competir internacionalmente com novos produtos para que a economia dos mesmos países se recuperem e retomem o crescimento econômico. Esta competição somente será bem sucedida com produtos e processos inovadores, que se comparem aos melhores que a indústria internacional oferece. Isto significa que o conteúdo tecnológico dos produtos oferecidos pela indústria brasileira e portuguesa terão de crescer substancialmente nos próximos anos e que a força de trabalho, principalmente brasileira, terá de receber um nível de educação em ciência e Tecnologia muito mais elevado do que o de hoje. Pelo referido, destaca-se o investimento que está a ser feito em Portugal, na cidade de Braga, com a construção do Laboratório Internacional Ibérico de Nanotecnologia (INL), estrutura que irá dedicar-se à investigação nesta área e que terá um investimento anual de 30 milhões de euros. ⁶

Produtos e serviços que já estariam no mercado

Um levantamento sumário nas publicações que circulam sobre nanotecnologia aponta para os seguintes produtos e serviços que já estariam no mercado:

• Tecidos resistentes a manchas e que não amassam;
• Raquetes e bolas de tênis;
• Capeamento de vidros e aplicações antierosão a metais;
• Filtros de proteção solar;
• Material para proteção (“screening”) contra raios ultravioleta;
• Tratamento tópico de herpes e fungos;
• Nano-cola, capaz de unir qualquer material a outro;
• Pó antibactéria;
• Diversas aplicações na medicina como cateteres, válvulas cardíacas, marca-passo, implantes ortopédicos;
• Produtos para limpar materiais tóxicos;
• Produtos cosméticos;
• Sistemas de filtração do ar e da água.
• Microprocessadores e equipamentos eletrônicos em geral;
• Polimento de faces e superfícies com nanotecnologia sem micro-riscos.

Produtos em desenvolvimento

As aplicações mais simples da nanotectologia talvez sejam as mais promissoras. A criação do material mais escuro do mundo, que absorve mais de 99,9% de toda a luz que recebe⁷ pode permitir um novo patamar no aproveitamento da radiação solar para geração de energia elétrica. Outra área de desenvolvimento promissor da nanotecnologia é a geração de eletricidade em termopar (Efeito Seebeck) semicondutor. Semicondutores não são indicados para um termopar de energia elétrica através do calor na escala macroscópica. Sabe-se, contudo, que junções semicondutoras podem gerar energia elétrica através da luz recebida em células fotovoltaicas e nesse sentido estuda-se converter calor diretamente em energia elétrica com semicondutores na escala da nanotecnologia. Na mesma linha estuda-se refrigerar um ambiente através de termopares da nanotecnologia em efeito análogo (Efeito Peltier)^{[carece de fontes]}.

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3 - TRC - Tubo de raios catódicos

Tubo de raios catódicos

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre - Portal de eletrônica.

Diagrama em corte de um tubo de raios catódicos de deflexão eletromagnética, usado em televisões e monitores coloridos.
1: Canhões de elétrons e lentes eletrônicas de focalização
2: Bobinas defletoras (deflexão eletromagnética)
3: Anodo de alta tensão
4: Máscara de sombra
5: Detalhe da matriz de pontos coloridos RGB (vermelho, verde, azul)

Diagrama em corte de um tubo de raios catódicos de deflexão eletrostática de um osciloscópio típico.
1. Placas defletoras horizontais e verticais
2. Canhão de elétrons
3. Feixe de elétrons
4. Bobina de centralização do feixe
5. Face interna da tela, revestida de fósforo

CRT é um acrónimo para a expressão inglesa cathode ray tube, que em português significa "tubo de raios catódicos", também conhecido como Cinescópio. Foi inventado por Karl Ferdinand Braun, e é o ecrã usado em muitos monitores de PC e Televisores (cinescópios de deflexão eletromagnética) e Osciloscópios (cinescópios de deflexão eletrostática).
Foi em um tubo de raios catódicos que, em 1897, o físico J. J. Thomson verificou a existência do elétron.

Índice

• 1História
• 2 Processo de Fabricação
  • 2.1 Processamento de Máscara
  • 2.2 Processamento de telas ou Flowcoating
  • 2.3 Processamento de Cone
  • 2.4 Processamento de tubos
  • 2.5 Matching
  • 2.6 Descarte e reciclagem
  • 2.7 Da responsabilidade do descarte e reciclagem

História

Os CRT's surgiram em 1924, quando foi inventada a televisão. A primeira televisão era de madeira. Em 1950 a televisão se popularizou e em 2008 os CRT's já perdiam força porque no mercado continuavam se popularizando cada vez mais os LCD's e Telas de Plasma.

Processo de Fabricação

Os principais elementos de um cinescópio são um painel de vidro (tela), uma máscara de sombra, um cone de vidro, um canhão eletrônico, um cone metálico interno (Inercone) e uma bobina de deflexão.

Processamento de Máscara

A máscara de sombra, formada por uma chapa de aço com cerca de 150 micros de espessura e com cerca de 350 mil furos é conformada em uma fôrma convexa em prensas, lavada e passa por um processo de enegrecimento. Esta chapa é fixada em um anel metálico para dar rigidez e que é fixado à tela por molas.

Processamento de telas ou Flowcoating

A camada fotossensível (camada de fósforo) é aplicada na parte interna da tela usando um processo fotoquímico. O primeiro passo é um pré-tratamento da superfície seguido do recobrimento com uma suspensão de fósforo verde. Depois de seca, a máscara é inserida na tela e o conjunto é exposto a uma luz UV que reage na parte exposta pelos furos da máscara. Os raios de luz são emitidos de tal forma que as linhas de fósforo estejam no mesmo ponto que o feixe de elétrons colidirá. Então a máscara é removida da tela e a área não exposta à luz é lavada. Nas áreas que foi exposta, o fósforo adere à tela como resultado de uma reação fotossensível. Na seqüência as outras duas cores (azul e vermelho) seguem no mesmo processo.
Para os tubos que utilizam a tecnologia de matriz, linhas de grafite são colocadas entre as linhas de fósforos antes do processo Flowcoating em um processo similar chamado de processo Matrix.
Toda a região da tela é coberta posteriormente com uma camada de alumínio, este alumínio conduz os elétrons e também reflete a luz emitida para trás (efeito espelho).

Processamento de Cone

Em paralelo ao Processamento de Telas, a parte interna do cone de vidro foi recoberta com uma camada de material condutivo. Uma pasta de esmalte é aplicada à borda do cone que após o forno se funde com a tela. A partir do forno o cone e a combinação tela/máscara, incluindo o cone metálico que serve de blindagem magnética, são fundidos no esmalte em alta temperatura.

Processamento de tubos

O canhão eletrônico é inserido e selado no pescoço do cone, o vácuo é formado no interior do bulbo, o qual em seguida é fechado. Neste momento o bulbo se torna um tubo. Um “getter” (elemento químico com alta capacidade de combinação com gases não inertes), montado em uma fase anterior do processo, é evaporado por meio de aquecimento com alta freqüência, para que se combine com possíveis átomos residuais de gases, através de reações químicas.
A parte externa do cone do cinescópio é recoberta por uma camada condutiva e uma cinta metálica é colocada na borda do painel através de um processo que envolve o aquecimento da cinta, a sua aplicação à borda do painel, seu resfriamento e conseqüente contração, para proteger o tubo contra possíveis riscos de implosão.

Matching

No Processo de Matching, uma bobina defletora é “casada” ao pescoço do cinescópio até o cone. Após várias medições e operações de acabamento, a defletora é ajustada para garantir uma distribuição uniforme e equalizada, por toda a tela, dos feixes eletrônicos vermelho, verde e azul. Esta operação é chamada “matching”. A defletora é então fixada na sua posição definitiva.

Descarte e reciclagem

Alguns cinescópios, dependendo do modelo e fabricante podem possuir metais nobres e até valiosos, tal como paládio, platina e eventualmente ouro, além de terras raras, algumas delas inclusive com pequeno potencial radioativo. Miligramas ou mesmo gramas desses metais e terras raras podem ser encontrados nos catodos e nas grades de difusão ou máscaras.
Dependendo de estudos de viabilidade, a extração desses metais pode compensar o custo de tratamento do descarte e da reciclagem, como já ocorre com os chips recobertos por filmes de ouro e entre outros, determinados conectores e soquetes utilizados em placas de circuito impresso, contatos de relés e etc.
Existem ainda alguns tubos de altíssima luminosidade que podem, apesar de não ser absolutamente certo isso - por estar entre os segredos de fabricação (vide referências) - conter diminutas quantidades de material radioativo pesado, tal como o tório, utilizado no endurecimento e aumento de resistência ao calor dos componentes do canhão eletrônico, tornando o negócio de reciclagem no mínimo desaconselhável para leigos e no pior caso exigindo inclusive disposição especial em áreas especialmente preparadas para recebê-los, para evitar graves contaminações, possivelmente cumulativas, no meio ambiente.
Lembrando que, ainda hoje no Brasil e em outros países, dispositivos mais simples tecnologicamente, mas submetidos a grande calor durante a operação, tal como “camisas de lampião”, são banhadas em material radioativo para permitir às cerdas das mesmas atingirem altas temperaturas sem romperem-se facilmente - o mesmo principio de tratamento por tório, costumava ser utilizado nos cátodos de alguns cinescópios.
Já os televisores mais antigos, aqueles com válvulas termiônicas, contêm algumas delas com cátodos compostos com terras raras, porém em diminutas quantidades. Apesar de encontrarem-se diversas dessas válvulas eletrônicas com informações relativas ao uso de terras raras radioativas nos cátodos, não se sabe exatamente se possuem ou não radioatividade inerente suficiente para causar danos, porém nos recicladores o contato constante com esses materiais poderá ser mais um fator para que não sejam reciclados em ambientes não controlados.
O que torna o assunto da reciclagem de componentes eletrônicos e válvulas termiônicas algo um tanto delicado e que exigiria sempre a presença de um técnico especializado para avaliar o impacto ao meio ambiente e para realizar o descarte seguro desses componentes.
Aparelhos antigos podem conter maior quantidade desses componentes.
Seria irresponsável dizer às pessoas que simplesmente os atirem ao lixo, mas também é irresponsável dizer que leigos poderiam cuidar desse assunto – mesmo descartando-os em Ecopontos como os muitos mantidos pela prefeitura em grandes cidades de São Paulo.

Da responsabilidade do descarte e reciclagem

Assim, as empresas que os fabricaram e na ausência destas os governos e os órgãos relacionados às comissões de meio ambiente e nucleares, devem providenciar os meios para que a sociedade descarte esses aparelhos entre outros, para evitar transtornos a população. Maiores detalhes sobre cada cinescópio ou válvula podem ser obtidos nos manuais dos fabricantes de tubos de raios catódicos e pela web afora.

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2 - LCD - Tela de Cristal Liquido

LCD

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

(Redirecionado de Ecrã de cristais líquidos)

Camadas de um LCD

Formação das cores numa tela de LCD

Tela LCD portatíl

Um display de cristal líquido, acrônimo de LCD (em inglês liquid crystal display), é um painel fino usado para exibir informações por via eletrônica, como texto, imagens e vídeos. Seu uso inclui monitores para computadores, televisores, painéis de instrumentos e outros dispositivos, que vão desde cockpit de aeronaves, displays em computadores de bordo de automóveis, a dispositivos de utilização diárias, tais como leitores de vídeo, dispositivos de jogos, relógios, calculadoras e telefones.

Índice

• 1 Tecnologia e características
  • 1.1 Vantagens
  • 1.2 Desvantagens
• 2 Visão geral
• 3 História do LCD através dos tempos
• 4 Ver também

Tecnologia e características

Um LCD consiste de um líquido polarizador da luz, eletricamente controlado, que se encontra comprimido dentro de celas entre duas lâminas transparentes polarizadoras. Os eixos polarizadores das duas lâminas estão alinhados perpendicularmente entre si. Cada cela é provida de contatos eléctricos que permitem que um campo elétrico possa ser aplicado ao líquido no interior.
Entre as suas principais características está a sua leveza, sua portabilidade, e sua capacidade de ser produzido em quantidades muito maiores do que os tubos de raios catódicos (CRT). Seu baixo consumo de energia elétrica lhe permite ser utilizado em equipamentos portáteis, alimentados por bateria eletrônica. É um dispositivo eletrônico-óptico modulado, composto por um determinado número de pixels, preenchidos com cristais líquidos e dispostos em frente a uma fonte de luz para produzir imagens em cores ou preto e branco.
A mais antiga descoberta que levou ao desenvolvimento da tecnologia LCD foi a descoberta dos cristais líquidos, em 1888. Em 2008 as vendas mundiais de televisores com telas de LCD superaram a venda de unidades CRT. Um monitor de cristal líquido é um monitor muito leve e fino, sem partes móveis.
A tecnologia LCD já é utilizada há algum tempo. Como exemplo, podemos citar consoles portáteis que começaram no Gameboy (Nintendo), relógios digitais, calculadoras, mp4, mp3, DVDs portáteis, câmeras digitais e celulares.

Vantagens

1. Os monitores do tipo LCD possuem uma tela que é realmente plana, eliminando as distorções de imagem dos monitores do tipo tubo de raios catódicos, ou CRT (que têm suas telas curvas);
2. Cansam menos a vista;
3. Consomem menos energia;
4. Emitem pouquíssima radiação nociva (alguns modelos já não emitem radiação nociva alguma);
5. Modelos recentes têm correções de distorções, deixando as imagens em estado harmônico e mais real, mesmo em movimento.
6. São muito baratos, nos EUA pode-se encontrar telas LCD por apenas US$ 2,00.

Desvantagens

1. Têm o ângulo limitado a uma visão perpendicular (90º), sofrendo com o problema do black light e white light, embora isso aconteça apenas em modelos mais antigos. Atualmente, a maioria dos monitores de LCD chegam a 178º de visão.
2. A persistência do estado lógico dos pixels LCD pode levar a efeitos de "arrasto" na exibição de imagens com movimento.
3. A resolução não é constante, com perdas de 50% em imagens em movimento(em modelos mais antigos).
4. Não tem boa definição com fontes SDTV: TV aberta e cabo analógica, DVD, SKY SD (480i).

Visão geral

Cada pixel de um LCD tipicamente consiste de uma camada de moléculas alinhadas entre dois eletrodos transparentes e dois filtros polarizadores. Os eixos de transmissão são, na maioria dos casos, perpendiculares uns aos outros.
A superfície dos eletrodos que estão em contato com o material de cristal líquido são tratados de forma a alinhar as moléculas de cristal líquido em uma determinada direção. Este tratamento consiste tipicamente em uma fina camada de polímero que é esfregada unidirecionalmente. A direção do alinhamento do cristal líquido é então definida pela direção da fricção. Os eletrodos são feitos de um condutor transparente chamado Indium Tin Oxide (ITO).
Antes de aplicar um campo elétrico, a orientação das moléculas de cristal líquido é determinada pelo alinhamento com as superfícies dos eletrodos. Em um dispositivo "twisted nematic" (dispositivo mais comum de cristal líquido), as direções de alinhamento na superfície dos dois eletrodos são perpendiculares uns aos outros, e assim as moléculas se organizam em uma estrutura helicoidal. Isto reduz a rotação da polarização da luz incidente, e o dispositivo aparece cinza. Se a tensão aplicada à superfície é grande, as moléculas de cristal líquido no centro da camada assumem quase completamente forma helicoidal, e a polarização da luz incidente não roda à medida que passa através da camada de cristal líquido, esta luz será, então, principalmente polarizada perpendicular ao segundo filtro, e, portanto, aparecerá o pixel preto. Ao controlar a tensão aplicada em toda a camada de cristal líquido em cada pixel, a luz pode ser autorizada a passar em quantidades variadas constituindo diferentes níveis de cinza.
O efeito óptico de um dispositivo twisted nematic na tensão e no estado, é muito menos dependente das variações da espessura do dispositivo do que da tensão no estado desligado. Devido a isto, estes dispositivos são normalmente operados entre polarizadores cruzados de tal forma que eles aparecem brilhantes sem tensão (o olho é muito mais sensível às variações do estado escuro do que ao estado brilhante). Estes dispositivos podem também ser operados entre polarizadores paralelos, caso em que os estados claro e escuro estão invertidos. A tensão de estado desligado escuro nesta configuração aparece manchada, porém, devido a pequenas variações de espessura em todo o dispositivo.
Tanto o material de cristal líquido quanto o material de camada de alinhamento contém compostos iônicos. Se um campo elétrico de uma polaridade específica é aplicada por um longo período de tempo, este material iônico é atraído para a superfície e degrada o desempenho do dispositivo. Isto é evitado, através da aplicação de uma corrente alternada ou invertendo a polaridade do campo elétrico, como o dispositivo é o destinatário (a resposta da camada de cristal líquido é idêntica, independentemente da polaridade do campo aplicado).

História do LCD através dos tempos

• 1888: Friedrich Reinitzer (1858-1927) descobre a natureza do líquido cristalino de colesterol extraído de cenoura (ou seja, dois pontos de fusão e de geração de cores) e publicou suas descobertas em uma reunião da Sociedade Química de Viena em 3 de maio de 1888 ( F. Reinitzer: Beiträge zur Kenntniss des Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888)).
• 1904: Otto Lehmann publica seu trabalho "Flüssige Kristalle" (Cristais Líquidos).
• 1911: Charles Mauguin realiza primeiros experimentos de cristais líquidos confinados entre as placas de camadas finas.
• 1922: Georges Friedel descreveu a estrutura e as propriedades dos cristais líquidos e classificou-as em 3 tipos (nemáticos, smectics e cholesterics).
• 1936: A Marconi Wireless Telegraph patenteou a primeira aplicação prática da tecnologia, "The Liquid Crystal Light Valve".
• 1962: A primeira publicação em língua Inglesa importante sobre o tema "Estrutura Molecular e Propriedades de Cristais Líquidos", pelo Dr. George W. Gray.
• 1962: Richard Williams, da RCA, descobriu que os cristais líquidos tinham algumas características electro-ópticas interessantes, gerando stripe-padrões em uma fina camada de material de cristal líquido através da aplicação de uma voltagem. Este efeito é baseada em eletro-instabilidade hidrodinâmica formando o que agora é chamado de "domínios Williams" dentro do cristal líquido.
• 1964: George Heilmeier, trabalhando nos laboratórios da RCA sobre a descoberta de Williams, conseguiu a mudança de cores pelo campo, induzido o realinhamento de corantes dicróicos em um cristal líquido homeotropically orientado, o que gerou a realização do primeiro display de cristal líquido operacional baseado no que ele chamou de modo dinâmico de dispersão (DSM).

Aplicação de uma tensão a um display DSM muda a inicialmente clara camada de cristal líquido transparente em um estado de turvação leitosa. Exibe que DSM poderiam ser exploradas de modo transmissivo e reflexivo, mas eles exigiam uma corrente considerável de fluxo para o seu funcionamento. George H. Heilmeier foi incluído no National Inventors Hall of Fame e creditados com a invenção do LCD.

• 1960: trabalho pioneiro sobre os cristais líquidos foi realizado no final dos anos 1960 pela Constituição do Reino Unido Radar Royal em Malvern, na Inglaterra. A equipe da RRE apoiando o trabalho em curso de George Gray e sua equipe da Universidade de Hull, que finalmente descobriu o CYANOBIPHENYL cristais líquidos (que tinha estabilidade e propriedades de temperatura correta para aplicação em LCDs).
• 1970: Em 4 de dezembro de 1970, o efeito de campo twisted nematic em cristais líquidos foi patenteado pela Hoffmann-La Roche, na Suíça, (Swiss patente n º 532 261), com Wolfgang Helfrich e Schadt Martin listados como inventores [9]. Hoffmann-La Roche, em seguida, licenciou a invenção ao fabricante suíço Brown Boveri & Cie, que produziu display para relógios de pulso durante a década de 1970. A indústria de eletrônicos japonêsa logo produziu os primeiros relógios de quartzo digital de pulso com TN-LCDs e muitos outros produtos. James Fergason, enquanto trabalhava com Sardari Arora e Alfred Saupe na Kent State University Liquid Crystal Institute, apresentou uma patente idêntica no Estados Unidos em 22 de abril de 1971. Em 1971, a companhia de FERGASON ILIXCO (agora LXD Incorporated) produziram a primeira base LCDs sobre o TN-efeito, que em breve substituíram os tipos de DSM, devido a melhorias de tensões, de funcionamento e menor consumo de energia.
• 1972: O primeiro painel do visor ativo-matriz de cristal líquido foi produzido nos Estados Unidos por T. Peter Brody.
• 2007: No 4 º trimestre de 2007, pela primeira vez a venda de televisores LCD superou a de CRT em nível mundial. Em 17 de Março a companhia italiana Technovision lança luXio, a maior TV LCD do mundo, com 205", superando assim as TVs da Samsung, de 84"; da Panasonic, de 103"; da Sharp, de 108"; e recentemente da veterana Panasonic com 150".
• 2008: TVs LCD tornaram-se a maioria com uma quota de mercado de 50% dos 200 milhões de TVs.

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