Analysis of ALWR based scenario 1. Introduction

em 24 horas

Na figura (4.7), temos a representa¸c˜ao da curva caracter´ıstica corrente-tens˜ao (I-V) da cerˆamica de niobato de ferro. Esta amostra foi mo´ıda por 24 horas, calcinada a 1300◦C por 4 horas, prensadas a 1570 Kgf e em seguida sinterizada a 1000◦C por 24 horas.

Analisando a curva caracter´ıstica I-V na figura (4.7), visualmente notamos que exis- tem duas regi˜oes de resistˆencia negativa, a primeira regi˜ao est´a localizada no primeiro quadrante e a segunda no terceiro quadrante. O comportamento da curva caracter´ıstica ´e praticamente o mesmo no primeiro e terceiro quadrante.

O primeiro quadrante apresenta o comportamento para a polariza¸c˜ao direta e o se- gundo para a polariza¸c˜ao inversa. O gr´afico mostra para a polariza¸c˜ao direta uma regi˜ao chamada de estado desligado, esta regi˜ao vai de 0 V at´e atingir a tens˜ao de ruptura direta de aproximadamente 0,264 V. Para a tens˜ao de ruptura direta existe um valor corres- pondente na corrente el´etrica, chamado de corrente de bloqueio, que ´e de ∼0,195 µA. A corrente de manuten¸c˜ao ´e em torno de 0,315 µA.

No terceiro quadrante, polariza¸c˜ao inversa, a regi˜ao correspondente para baixo valores de corrente ´e de 0 V at´e -0,283 V (tens˜ao de ruptura inversa). A corrente de bloqueio ´e de -0,21 µA e a corrente de manuten¸c˜ao para a polariza¸c˜ao inversa ´e de ∼ −0, 315µA.

Nesta amostra foi feita uma an´alise para a regi˜ao que apresenta um comportamento linear, ou seja, para a regi˜ao que provavelmente se comporta como um resistor ˆohmico.

Figura 4.7: Comportamento resistivo da amostra M24h 1300◦C4h S1000C24h.

Este estudo mostra que o material cerˆamico tem uma resistˆencia muita alta, resistˆencia da ordem de 106 _Ω.

4.4.2

Curva caracter´ıstica I-V do niobato de ferro para moagem

em 48 horas

A amostra analisada nesta sec¸c˜ao ser´a a M48h 1300◦C4h S1000C24h, esta amostra difere da anterior somente pelo per´ıodo de moagem.

Observando a figura (4.8), nota-se que amostra tem um comportamento semelhante a outra que foi analisada anteriormente. Na regi˜ao em que a polariza¸c˜ao ´e direta, a tens˜ao de ruptura tem um valor de 0,194 V e um correspondente valor para a corrente de bloqueio de ∼0,462 µA. A corrente el´etrica m´ınima para o material continuar conduzindo ´e de aproximadamente 0,603 µA.

O gr´afico dessa amostra apresenta flutua¸c˜oes menores na regi˜ao linear, esta regi˜ao ´e a respons´avel pelas correntes de fuga, neste intervalo entre a tens˜ao de ruptura inversa e a tens˜ao de ruptura direta, existem apenas correntes de fuga no dispositivo.

Para a polariza¸c˜ao inversa, o gr´afico mostra um comportamento fora do esperado, seria esperado que apresenta-se o mesmo comportamento do primeiro quadrante, mas uma explica¸c˜ao para este tipo de evento ´e o aumento da temperatura na amostra durante a

medida, ou seja, um efeito t´ermico. Ainda analisando a regi˜ao de polariza¸c˜ao inversa temos que a tens˜ao de ruptura tem um valor -0,216 V, a corrente de bloqueio no sentido contr´ario ´e de -0,523 µA. A corrente el´etrica para seu estado de condu¸c˜ao ´e de aproximadamente -0,67 µA.

Figura 4.8: Comportamento resistivo da amostra M48h 1300◦C4h S1000C24h.

4.4.3

Curva caracter´ıstica I-V do niobato de ferro para moagem

em 72 horas

A amostra M72h 1300◦C4h S1000C24h ser´a a amostra que iremos analisar, conside- rando a curva caracter´ıstica I-V obtida experimentalmente. Essa amostra difere das outras anteriores no tempo de moagem, que foi de 72 horas. As outras condi¸c˜oes de tratamento da amostra s˜ao idˆenticas.

A curva caracter´ıstica I-V da amostra M72h 1300◦C4h S1000C24h, est´a representada na figura (4.9). A curva caracter´ıstica obtida tamb´em ´e semelhante as outras, j´a discutidas anteriormente. O comportamento obtido da curva no primeiro quadrante ´e praticamente o mesmo, que se obteve no terceiro quadrante. No terceiro quadrante a amostra teve flutua¸c˜oes na medida, mas n˜ao ´e suficiente para impedir as interpreta¸c˜oes do gr´afico.

Inicialmente iremos analisar a regi˜ao de polariza¸c˜ao direta, a tens˜ao de ruptura direta tem um valor aproximado de 0,182 V e seu correspondente na corrente, a corrente de

bloqueio ´e de 0,059 µA. Nesta mesma regi˜ao observamos que a corrente de manuten¸c˜ao tem um valor de aproximadamente 0,081 µA.

Finalmente chegamos a an´alise da regi˜ao de polariza¸c˜ao inversa, como foi dito ante- riormente ela apresenta algumas flutua¸c˜oes na curva. A tens˜ao de ruptura inversa ´e de aproximadamente -0,194 V, a corrente de bloqueio ´e de ∼ -0,052 µA. Observa-se que a tes˜ao de ruptura inversa apresenta um valor em m´odulo pr´oxima da tens˜ao de ruptura direta. Foi extra´ıdo da curva I-V que a corrente de bloqueio na regi˜ao de polariza¸c˜ao inversa ´e de -0,067 µA.

Figura 4.9: Comportamento resistivo da amostra M72h 1300◦C4h S1000C24h.

Em todas as amostras tratadas nesta se¸c˜ao foi poss´ıvel extrair, das curvas obtidas ex- perimentalmente, que todas elas apresentam uma condutˆancia que est´a dentro do padr˜ao de um material com carater´ısticas de um semicondutor. De acordo com a tabela (2.4), ob- servamos que estas amostras apresentam um comportamento resistivo presente na fam´ılia dos tiristores, que s˜ao dispositivos eletrˆonicos utilizados nos circuitos.

A analogia das amostras com dispositivos eletrˆonicos do tipo tiristor ainda necessita ser investigada com mais cautela. Foi poss´ıvel observar que uma das explica¸c˜oes est´a rela- cionada a nova rota de s´ıntese do niobato de ferro apresentada neste trabalho. A mesma medida foi realizada no mesmo equipamento, com os mesmos parˆametros e atrav´es da rota mais utilizada (Fe2O3+Nb2O5 ) j´a citada anteriormente, e temos o seguinte compor-

Figura 4.10: Comportamento resistivo da amostra M24h 1300◦C4h S1000C24h, obtida atrav´es da rota que consiste da mistura e calcina¸c˜ao dos p´os de Fe2O3 e Nb2O5.

4.5

Caracteriza¸c˜ao diel´etrica

As curvas de permissividade das amostras foram obtidas no LNMS do DFTE da UFRN. As medidas realizadas nesta se¸c˜ao foram obtidas no equipamento de modelo E4991 RF Impedance/Material Analyzer, em temperatura ambiente. As amostras es- tudadas nesta se¸c˜ao s˜ao as que possuem o formato de uma pastilha cerˆamica, M24h 1300C4h S1000C24h, M48h 1300C4h S1000C24h e a M72h 1300C4h S1000C24h.

A propriedade diel´etrica do niobato de ferro foi investigada em um E4991 RF Impe- dance/Material Analyzer de 1 MHz at´e 1 GHz em temperatura ambiente. As propriedades diel´etricas incluem a constante diel´etrica ε0 e o fator de perda ε00. A constante diel´etrica est´a associada com a capacidade do material em armazenar energia na presen¸ca de um campo el´etrico externo, e a parte imagin´aria ε00 refere-se a dissipa¸c˜ao de energia.