dc.creator.ID |
ALMEIDA, L. A. L. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5634939832159456 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
LIMA, Antonio Marcus Nogueira. |
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dc.contributor.advisor1 |
DEEP, Gurdip Singh. |
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dc.contributor.advisor1 |
NEFF, Helmut Franz. |
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dc.contributor.advisor1ID |
LIMA, A. M. N. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1ID |
DEEP, G. S. |
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dc.contributor.advisor1ID |
NEFF, H. F. |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/2237395961717699 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/6322106621770962 |
|
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/6549725345927114 |
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dc.contributor.referee1 |
BASTOS, João Pedro Assumpção. |
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dc.contributor.referee2 |
AGUIRRE, Luis Antonio. |
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dc.contributor.referee3 |
BARROS, Péricles Rezende. |
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dc.contributor.referee4 |
NAIDU, Sreeramulu Raghuram. |
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dc.description.resumo |
O dióxido- de vanádio (V02 ) e utilizado na fabricação de sensores e transdutores com
aplicações cm detecção, modulação e chaveamento ótico. Quando depositado na forma, de
um filme fino, apresenta transição de fase de estado solido, que resulta em mudanças significativas
nas propriedades elétricas e óticas do filme, que se transforma de semicondutor para
metal, a depender da, temperatura do filme.
0 filme fino de V02 vem sendo utilizado na fabricação de sensores termoresistivos para
detecção de radiação infravermelho. Estes sensores combinados com o circuito eletrônico de
polarização são chamados bolômetros. 0 dióxido de vanádio surgiu como alternativa atraente na
construção de bolômetros, pois possuem uma sensibilidade elevada, em comparação com demais
materiais. Os bolômetros baseados no V02 são usualmente operados na região semicondutora,
cujo coeficiente de variação da resistência R com a temperatura T e da ordem de 3%°C-1.
Na região de transição este coeficiente é tipicamente 60% ° C - 1, podendo alcançar valores ainda
maiores. Entretanto, esta região exibe a não-linearidade de histerese, o que dificulta o projeto
e a análise de bolômentros que operem na região de transição.
Recentemente, foi proposta uma técnica experimental indicando a possibilidade de utilizar
os filmes dc VO2 como bolômetro na região de transição e aproveitar o valor elevado de sensibilidade.
Entretanto, o estudo teórico do desempenho de um bolômetro baseado no V 0 2 requer
um modelo que descreva a característica histerética RxT.
A compreensão das não-linearidades na relação histerética RxT se apresenta como sendo
fundamental na analise de qualquer aplicação utilizando filmes finos de V02, especialmente em
microbolômetros. Esta tese e orientada para o desenvolvimento de um modelo de histerese
que possa ser utilizado como ferramenta de analise e projeto de microbolômetros de V02 e de
outras aplicações correlates. Nesse sentido, foi inicialmente proposto um novo modelo algébrico
de para histerese magnética, cunhado de modelo de Proximidade ao Lago Principal (Limiting
Loop Proximity (L2P) model). Com apenas quarto parâmetros, o modelo L2P demanda baixa
carga computacional e possui complexidade matemática reduzida. Isto permite uma rápida
implementação numérica e procedimento simples de estimação de parâmetros.
Considerando o filme de V02 como um meio misto, contendo microcristais no estado semicondutor
e metálico, foi proposta a utilização da teoria do meio efetivo para, relacional a
fração volumétrica dos microcristais com a resistência efetiva do filme. 0 modelo L2P foi então
proposto para descrever a dependência histerética da resistência com a temperatura do filme e e
capaz de reproduzir as principais características da histerese, tais como lagos maiores, menores
e aninhados em boa concordância com as características experimentais. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.title |
Modelo de histerese para transição semicondutor-metal em filmes finos de VO2. |
pt_BR |
dc.date.issued |
2003-03-11 |
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dc.description.abstract |
Microbolometers, operating at room temperature and employing vanadium-dioxide (V02)
thin film as the heat sensing material, have emerged as a promising solution for far infrared
imaging, providing a wide range of military, industrial and commercial applications. The V 0 2
thin film is characterized by a solid-state phase transformation from semiconducting type at low
temperatures into metallic type at higher temperatures. Recent fabrication techniques permit
the deposition of vanadium dioxide films, having a temperature coefficient of resistance (TCR
= ;|gp) of 3%C_ 1 in the semiconducting region that increases to values as large as 60%-C- 1 in
the hystcretic transition region. Despite this pronounced increase of the TCR, V02 - t h i n film
microbolometers are commonly operated outside the hysterctic region, in the semiconducting
part of its resistance-temperature (R x T) curve.
Experimental results, indicating a considerable increase in the sensitivity, have been recently
reported for a V 0 2 - t h i n film microbolometer operating in the hystcretic region. The theoretical
prediction of bolometric performance in the transition region is quite complex, due to the
hysteresis in the RxT characteristics. Thus, the analysis, design, and optimization of a V 0 2
microbolometer, operating in the hystcretic region, is critically dependent on the availability of
a hysteresis model that can mathematically describe both the major and minor loops.
This thesis is focused on the development of a hysteresis model which can be employed as
an analysis tool in the design of V 0 2 microbolometer and other related applications of this
material. For this purpose, it is first proposed a new algebraic model to describe magnetic
hysteresis, which I call Limiting Loop Proximity (L2P) model. With only four parameters,
it has low computational cost and reduced mathematical complexity, thus permitting a fast
numerical implementation and simple parameter estimation procedure.
Considering the V 0 2 thin film as a composite medium, containing semiconducting and
metallic microcrystals, the wellknown effective-medium approximation theory is employed to
relate the volume fraction of the semiconducting microcrystals to the effective film resistance.
The L2P model is first proposed for describing the hystcretic dependence of volume fraction
on temperature. From this, a model for hysteresis in the resistance-temperature characteristic
is then derived, and a procedure for estimating the model parameters is outlined. The model
reproduces the more important hysteretic characteristics such as the major, minor, and nested
loops, in good agreement with the experimental characteristics. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10930 |
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dc.date.accessioned |
2020-01-14T14:21:48Z |
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dc.date.available |
2020-01-14 |
|
dc.date.available |
2020-01-14T14:21:48Z |
|
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
ALMEIDA, Luiz Alberto Luz de. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Hysteresis model for semiconductor-metal transition in VO2 thin films. |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
ALMEIDA, Luiz Alberto Luz de. Modelo de histerese para transição semicondutor-metal em filmes finos de VO2. 145f. (Tese de Doutorado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba Brasil, 2003. |
pt_BR |