Apostila Materiais Dielétricos Parte A

Apostila Materiais Dielétricos Parte A

(Parte 2 de 10)

LaCCeF - Laboratório de Compósitos e Cerâmicas Funcionais VI

Salmazo, L.O. e Nobre, M.A.L.

FIGURA 1.14 - (a) Barreira de Schottky gerada pela dupla camada em varistores de

gera um aumento considerável na corrente

ZnO. (b) Em baixas voltagens, a condução ocorre por ativação térmica. (c) Para a voltagem de ruptura, inicia-se o tunelamento, o qual gera um aumento considerável na corrente.tunelamento, o qual 16

FIGURA 1.15 - Os varistores são utilizados para proteger contatos elétricos e carregar de forma oposta os osciladores indutivos
FIGURA 1.16 - Placa de um capacitor simples19
FIGURA 1.17 - Capacitor de “Multi-Camada”2
FIGURA 1.18 - Polarização versus Freqüência26
FIGURA 1.19 - Tangente de perda em um capacitor ideal28
FIGURA 1.20 - Efeitos de relaxação sobre a constante dielétrica e perda dielétrica30
FIGURA 1.21 - Força dielétrica versus densidade dielétrica35
FIGURA 1.2 -Envelhecimento ferroelétrico. (a) taxa de envelhecimento = -5% /5 décadas. (b) Taxa de envelhecimento = -15% /6 décadas
FIGURA 2.1 - Coeficiente de Temperatura (C.T) para dielétricos lineares42
FIGURA 2.2 - Tolerância para o coeficiente de temperatura43
FIGURA 2.3 - Coeficiente de temperatura (C.T) para dielétricos de classe I45
FIGURA 3.1 - Representação esquemática da polarização por cadeia dipolar e salto decargas............................................................................................
FIGURA 3.2 - Polarização P designada em ambas densidades das cargas e excedendo o momento dipolar por unidade de volume
FIGURA 3.3 - Modelo para o cálculo do campo interno62
FIGURA 3.4 - Representação esquemática dos diferentes mecanismos de polarização
corrente em (a) um dielétrico ideal e (b) um dielétrico

FIGURA 3.5 - Dependência da freqüência em vários intervalos de polarizabilidade. 64 FIGURA 3.6 - Comportamento do movimento de formação de cargas e o fluxo da 65

FIGURA 3.7 - Corrente de carregamento e corrente de perda em um capacitor68
tempo de relaxação

FIGURA 3.8 - Espectro de relaxação da constante dielétrica, condutividade e fator de perda para um processo de relaxação simples com um único 70

de defeitos em cristais fornecem resultados similares

FIGURA 3.9 - Reorientação de pares de vacância na rede cristalina. Outros pares 76

FIGURA 3.10 - Fonte de potencial em estrutura vítria7

FIGURA 3.1 - Efeito da freqüência e da temperatura sobre a constante dielétrica no

cristal de Al2O3 com o campo elétrico normal ao longo do eixo c
sistema carbonato de sódio – óxido de cálcio – silicato vítreo

FIGURA 3.12 - Efeitos da freqüência e da temperatura na constante dielétrica no 79

FIGURA 3.13 -Efeito de diferentes mecanismos de perdas dielétricas sobre a tg δ em intervalos de temperatura de temperatura
vítreos fundidos

FIGURA 3.14 - Aumento da tg δ com o aumento da temperatura para o sistema carbonato de sódio–óxido de cálcio–silicato vítreo e para silicatos 84

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versus 1 / T

FIGURA 3.15 - (a) tg δ versus freqüência em diferentes temperaturas e (b) log ωmax 85

MgO e Na2O no silicato vítreo

FIGURA 3.16 - Variação dos parâmetros tg δ e k’ em função da substituição de 86

FIGURA 3.17 - Variação da tg δ em função da freqüência para alguns silicatos vítreos
vítreo

FIGURA 3.18 - Dispersão dielétrica e curva de absorção, correspondendo à condutividade em corrente contínua c.c., para em sistema composto tipicamente por carbonato de sódio–oxido de cálcio–silicato 8

FIGURA 3.19 - Curva de perda dielétrica reduzida para alguns materiais vítreos.

0,10CaO.0,72SiO2

Vidro 1: 0,12 Na2O,88SiO2; vidro 4: 0,24Na2O.0,76SiO2; vidro 18: 0,10Na2O.0,20CaO.0,70SiO2; vidro 19: 0,18Na2O. 89

óxido de cálcio– silicato vítreo medida por diversos métodos

FIGURA 3.20 -Resistividade para um sistema de composição carbonato de sódio– 90

FIGURA 3.21 - Configuração de camadas contendo dielétricos am capacitores92
FIGURA 3.2-Expressões para a constante dielétrica resultante em diversas misturas e dois dielétricos
duas fases

FIGURA 3.23 - Comparação entre dados experimentais e expressões teóricas para constantes dielétricas de misturas com duas fases de misturas de 94

FIGURA 3.24 - Efeito da porosidade na constante dielétrica de TiO2 policristalino95
FIGURA 3.25 - Constante dielétrica e tg δ para uma cerâmica esteatita em extensões superiores de temperatura e freqüência
FIGURA 3.26 -Constante dielétrica e tg δ para uma porcelana alumina em função da temperatura e da freqüência
FIGURA 3.27-Circuito equivalente para (a) um capacitor de duas camadas e (b) para observação macroscópica
FIGURA 3.28 - Variação da polarização interfacial em valores relativos de contorno em camada característicos
FIGURA 3.29 - Constante dielétrica, resistividade e tg δ para Ni0,4Zn0,6Fe2O4102
FIGURA 3.30 - Efeito da temperatura e duração dos testes sobre a rigidez dielétrica em vidros tipo “pyrex”
FIGURA 3.31-Rigidez dielétrica em dois dióxidos de titânio excitado para diferentes densidades e testado em eletrodos
FIGURA 3.32 - Curva de histerese típica de materiais ferroelétricos109
FIGURA 3.3 - Histerese ferroelétrica para a cerâmica titanato de bário ferroelétrico em diversas temperaturas
FIGURA 3.34 - Lei de Curie-Weiss para uma composição de titanato de bário e estrôncio
FIGURA 3.35 - Posição dos íons em uma estrutura perovskita ideal112

FIGURA 3.36 - (a) Parâmetro de rede para a célula unitária do BaTiO3. (b) Dependência da constante dielétrica em função da

temperatura

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da posição de equilíbrio
preenchidos

FIGURA 4.1 - (a) Uma discordância espiral no interior de um cristal. (b) A discordância espiral em (a) vista por cima. A linha de discordância se estende ao longo da linha AB. As posições atômicas acima do plano de deslizamento são designadas por “Círculos abertos. Enquanto aquelas abaixo do plano são designadas por círculos 120

espiral

FIGURA 4.2 - (a) Representação esquemática de uma discordância que possui caracteres de discordância aresta, espiral e mista. (b) Vista superior, onde os círculos abertos representam posições atômicas acima do plano de deslizamento. Os círculos pretos representam átomos abaixo do plano. No ponto A, a discordância é puramente espiral, enquanto no ponto B ela é puramente aresta. Para as regiões localizadas entre esses pontos, onde existe uma curvatura na linha da discordância, o caráter é de uma discordância mista entre aresta e 121

perspectiva

FIGURA 4.3 - As posições atômicas em torno de uma discordância aresta. Semiplanos atômicos adicionais estão mostrados em 122

51.450X

FIGURA 4.4 - Uma micrografia eletrônica de transmissão de uma liga de titânio na qual as linhas escuras são discordâncias. Ampliação de 122

discordância em cunha

FIGURA 4.5 - Demonstração de como um contorno inclinado que possui um ângulo de desorientação e resulta de um alinhamento de 125

FIGURA 4.6 - Diagrama esquemático mostrando contornos de grão de baixo e de alto ângulos e as posições atômicas adjacentes
FIGURA 4.7 - Diagrama esquemático mostrando um plano ou contorno de macla e as posições atômicas adjacentes (círculos escuros)

FIGURA 4.8 - Campo elétrico em função da densidade de corrente para o sistema

diversas taxas

FIGURA 4.9 - Micrografia (MEV) do varistor composto ZnO-10% em peso de

ZnO selecionado com macla (b) (30.000x de aumento)
xy

FIGURA 4.10 - Imagem digital da micrografia MEV do grão de ZnO contendo uma macla mostrada na Figura 4.9b: (a) análise do contraste topográfico envolvendo um pequeno aumento no plano de rotação xy, (b) análise do contraste topológico com alto grau de rotação do plano 137

FIGURA 4.1 - (a) pêndulo de torção invertido; (b) determinação de Q-1 de livre

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decréscimo da amplitude144
1390 Hz.). O gráfico é o produto de Q-1 vs 1/T

FIGURA 4.12 - Mecanismo de perda do ThO2 puro e ThO2 – 1,5 % mol CaO. (fml = 145

FIGURA 4.13 - Perda dielétrica (tg φ) do ThO2 puro e ThO2- 1,5% mol CaO146

FIGURA 4.14 - Comparação entre as perda mecânicas (Q-1 versus T) e dielétricas

(tg φ versus T) para ThO2- 1,5% mol CaO. Medidas de freqüência para perdas mecânicas a 1390 Hz, e perdas dielétricas em 695

Hz
FIGURA 4.15 - Perda mecânica do CeO2- 1,6% mol CaO (fml = 9,76 Hz)148

FIGURA 4.16 - Perda dielétrica em CaO- 1,5% mol CaO. O gráfico representa a

100 Hz

parte imaginária da capacitância (C”) versus 1/T. A freqüência é de 149

FIGURA 4.17 - Modelo da oitava posição para uma vacância de oxigênio () em torno de uma baixa valência de cátion dopante (posição 1)
Y2O3 (em % mol). Freqüência ≅ 8 kHz

FIGURA 4.18 - Perda mecânica (fração interna) em CeO com várias quantidades de 152

FIGURA 4.19 - Relaxação dielétrica (corrente de despolarização versus 1/T) de

CeO com váriasquantidade de Y2O3................................................

FIGURA 4.20 - Modelo para o defeito de vacância do ítrio-oxigênio dois com o par

como demonstrado na Figura 4.12

Y-Y na configuração (1,0,0). Menciona esses único segundo oxigênio cúbico na estrutura fluorita contendo um cátion no centro, 154

FIGURA 4.21 - Arranjo de dipolos ...

tipo – NaCl em um par inapropriado

FIGURA 4.2 - Medidas de perda mecânica (Q-1 versus. T) para ZrO2 – 3 mol %

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