VFET: O Componente do Futuro

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Um sonho de “infância” de praticamente todo projetista de amplificadores e entusiasta da área é o de construir o seu próprio amplificador valvulado. O famigerado som aveludado é algo que encanta todo fã de áudio e segundo este, só é possível de obter tal sonoridade utilizando válvulas. Antes de falarmos sobre o VFET, convém explanarmos um pouco sobre algumas peculiaridades de válvulas e transistores.

Válvula versus Transistor: qual é melhor? Em sistemas altamente lineares a válvula e o transistor soarão exatamente iguais, isso é axiomático, pois o grande segredo está nos harmônicos que estes dispositivos geram por seus aspectos construtivos. No entanto, a grande verdade é que na vida real não existem sistemas 100% lineares, condição esta que traz a superioridade da válvula sobre o transistor. Tecnicamente falando, os sistemas são imperfeitos (ou não lineares) e apresentam distorções harmônicas. Precisamos destacar que existem sim amplificadores e sistemas que conseguem chegar bem próximos de uma linearidade perfeita (embora jamais serão 100% lineares) e são nesses casos particulares em que não observaremos diferenças entre a válvula e o transistor, pois o sinal produzido no alto-falante é totalmente fiel ao aplicado na entrada do amplificador.

Levando em consideração sistemas não lineares, pelas propriedades construtivas da válvula (apresenta o vácuo na condução dos elétrons), os harmônicos que estes dispositivos geram são predominantemente pares. Harmônico par significa termos o dobro da frequência (por exemplo 440Hz terá um harmônico em 880Hz e após em 1760Hz, e assim por diante, conforme Figura 1).

Figura 1 - Harmônicos pares de um sinal de 440Hz.
Figura 1 – Harmônicos pares de um sinal de 440Hz.

Os músicos de plantão sabem muito bem que o dobro da frequência significa termos a mesma nota musical, porém uma oitava acima. No caso do exemplo, a frequência de 440Hz consiste na nota lá. Logo, os harmônicos pares trazem uma sensação mais agradável aos ouvidos, pois musicalmente faz total sentido. Já os transistores, por sua vez, são ricos em harmônicos ímpares. Em artigos futuros, vamos analisar com mais detalhes essas questões.

O VFET

É do conhecimento de muitos as vantagens e desvantagens de válvulas e transistores, como por exemplo, a necessidade de alimentarmos válvulas com tensões muito altas e também o espaço físico tremendo que estes componentes ocupam em um circuito. O transistor por sua vez demanda mais corrente na aplicação, além de apresentar os harmônicos ímpares que citamos anteriormente. Então, a lógica de unir o melhor dos dois mundos encontra-se no VFET (Vacuum Field Emission Transistor), em uma tradução livre podemos compreender como “Transistor de Efeito de Campo com Emissão no Vácuo”. Observe que deduzimos que a palavra “efeito” está subentendida na denominação, pois o dispositivo deve reunir as características de um transistor de efeito de campo com a emissão no vácuo, característica das clássicas válvulas!

O VFET está sendo desenvolvido por pesquisadores da NASA, liderados por Jin-Woo Han e apresentam funcionamento em tensão abaixo de 2V. Outro ponto interessante é que, diferentemente das válvulas que apresentam operação apenas com a lógica “N” (conduzem com tensão positiva na grade), o VFET terá operação tipo N e tipo P (Figura 2).

Figura 2 - VFETs do tipo N e tipo P.
Figura 2 – VFETs do tipo N e tipo P.

O espaço vazio do VFET apresenta 50 nanômetros e poderá operar inclusive com ar e tem como grande vantagem tornar o transistor imune a radiação, onde poderemos imaginar a sua aplicação em ambientes inóspitos e em condições extremas, tais como o espaço (daí o interesse da NASA).

Mas indo mais além, já dá para imaginar aplicações para o dispositivo em nossa eletrônica convencional como por exemplo, circuitos amplificadores que soarão como valvulados mas apresentarão todas as vantagens dos modernos transistores, seria muito interessante não acha? Quem sabe a partir desse componente, não possa ser criada uma inédita classe de amplificação, totalmente genuína, que alie alta potência e alta eficiência, além de possibilitar uma fidelidade incrível no áudio! Até o presente momento, o VFET ainda não tem seu símbolo esquemático definido, mas tomei a liberdade de sugerir um que julgo interessante, que o leitor poderá apreciar na Figura 3.

Figura 3 - Símbolo esquemático sugerido para o VFET tipo N (à esquerda) e tipo P (à direita).
Figura 3 – Símbolo esquemático sugerido para o VFET tipo N (à esquerda) e tipo P (à direita).

Naturalmente, o símbolo esquemático do VFET consistirá em um híbrido do símbolo de uma válvula triodo com os símbolos dos MOSFETs canal N e canal P.

O que achou do VFET? Como você desenharia o símbolo esquemático dele? Comente aqui embaixo que queremos saber!

Este artigo foi escrito com base na notícia publicada no site Inovação Tecnológica, no dia 04/01/2021. A postagem completa pode ser vista no link a seguir:

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=transistores-vacuo-nasa-valvulas-eletronicas&id=020110210104&ebol=sim#.YAB2ddfPyM9

 

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