Uso da radiação gama para compensação da tensão de offset em amplificadores operacionais

Abstract

Estudos da interação da radiação ionizante sobre transistores vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos, envolvendo tanto a degradação desses dispositivos quanto sua utilização como detector de radiação. Os sinais produzidos em diversos dispositivos eletrônicos, como nos detectores de radiação, são muito baixos e necessitam ser amplificados antes de serem processados. Devido a sua importância e grande aplicabilidade em circuitos integrados analógicos, o circuito do amplificador operacional (AOP) foi utilizado neste estudo. Porém existem algumas limitações dos AOPs reais que afetam o projeto dos circuitos, sendo a tensão de offset de entrada uma das principais imperfeições em corrente contínua. A principal causa deste desequilíbrio é o descasamento de transistores do estágio diferencial de entrada do amplificador. Este trabalho consistiu no desenvolvimento de um método inovador para ajuste da tensão de offset em AOPs utilizando a radiação gama para casar os parâmetros de ganho de corrente dos transistores de entrada do circuito AOP. Para os estudos realizados foram selecionados transistores bipolares de junção (TBJ) tipo npn (ZTX 651) os quais foram irradiados com diferentes energias e taxas de doses (fontes de radiação gama do cobalto-60 e césio-137). Após a irradiação, esses transistores foram utilizados na montagem do circuito diferencial do AOP. Os resultados evidenciaram a diminuição do ganho do TBJ após cada dose de radiação gama de forma linear, o que implica dizer que o TBJ também pode ser utilizado na dosimetria gama. Já as tensões de offset no circuito do AOP discreto utilizado reduziram, com a utilização da radiação gama, da ordem de centena para dezena de milivolts. Conclui-se, portanto, que o método proposto não apenas oferece uma nova abordagem para ajuste de offset em AOPs, como também abre novas perspectivas para aplicações em dosimetria de radiação. Contudo, destaca-se que o tema ainda não se encontra esgotado: há espaço para otimizações, tanto na metodologia quanto na exploração de outros dispositivos eletrônicos, como transistores de efeito de campo (FETs), que poderão expandir ainda mais as aplicações e a eficiência da técnica desenvolvida.