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Title in Portuguese: Estudo dos efeitos da adição de chumbo e bismuto nas propriedades dielétricas da matriz cerâmica BiNbO4 e suas aplicações em rádio frequência e antenas.
Author: Almeida, José Silva de
Advisor(s): Sombra, Antonio Sergio Bezerra
Keywords: Capacitores
Rádio frequência
Microondas
Dielétricos
Issue Date: 2011
Citation: ALMEIDA, J. S. Estudo dos efeitos da adição de chumbo e bismuto nas propriedades dielétricas da matriz cerâmica BiNbO4 e suas aplicações em rádio frequência e antenas. 2011. 135 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho, as propriedades estruturais e dielétricas da fase triclínica (β) de BiNbO4 com adição de óxidos (BNO:Y, Y=0,3,5,10% em peso de PbO, Bi2O3) foram investigadas em função da frequência e da temperatura para uso em ressoadores dielétricos e aplicações em dispositivos de rádio frequência e microondas. Nosso interesse foi obter dielétricos cerâmicos com uma permissividade dielétrica alta combinada com baixas perdas dielétricas e estabilidade térmica. Nas medidas realizadas em temperatura ambiente de 25°C obtivemos um alto valor da permissividade dielétrica (ε’r = 78,44) com o BNO5Pb (5% de PbO) em 100kHz e um baixo valor da tangente de perda (tan  = 2,19 x 10-4) com o BNO3Pb (3% de PbO) em 33,69MHz. Com variação de temperatura e uma frequência fixa de 100kHz, obtivemos um alto valor da permissividade dielétrica com ε’r =76,4 a 200°C com o BNO5Pb e um baixo valor de perda dielétrica a 80°C com o BNO3Bi (3% de Bi2O3), com valor de tg δ = 5,4 x 10-3. A medida do coeficiente de temperatura da capacitância (TCC) mostrou que a estabilidade térmica capacitiva pode ser alcançada, em 1MHz com o aumento do nível de adição de Bi ou Pb até obtermos o TCC=0 ppm/oC. Para o BNO obtivemos um TCC=-55,06 ppm/oC que dopado com 3% de Bi passou para TCC=+86,74 ppm/oC e dopado com 3% de Pb passou para TCC=+208,87 ppm/oC. As medidas na faixa de microondas de 4-6 GHz foram obtidas utilizando-se o método Hakki-Coleman. Com o BNO sinterizado a 1025°C por 3h, obtivemos um produto do fator de qualidade pela frequência de ressonância (Qxf) igual a 1470,75 GHz e uma permissividade dielétrica ( ) igual a 31,38. Neste estudo obtivemos uma cerâmica BNO útil para o desenvolvimento de capacitores cerâmicos, aplicações em dispositivos de rádio frequência, dispositivos de microondas e desenvolvimento de ressoadores dielétricos.
Abstract: In this work, the structural and dielectric properties of triclinic phase (β) BiNbO4with oxide additions (BNO:Y, Y=0,3,5,10 wt.% of PbO, Bi2O3) were investigated as a function of the frequency and temperature for use as dielectric resonators and applications in RF and microwaves devices. Our interest is to obtain dielectric ceramics with a high dielectric permittivity combined with low dielectric losses and thermal stability. In the measurements accomplished at room temperature (25°C) we obtained a high value of dielectric permittivity for BNO5Pb (5% of PbO) with value of ε’ r= 78.44 at 100kHz and a low value of loss tangent for BNO3Pb (3wt.% of PbO) with tan = 2.19 x 10-4 at 33,69MHz. For the temperature varying and a fixed frequency of 100 kHz, we obtained a high value of dielectric permittivity to ε’r=76.4 at 200°C with BNO5Pb and a low value of dielectric loss at 80°C to BNO3Bi (3wt.% of Bi2O3) with a value of tanδ= 5.4 x 10 -3. The measurements temperature coefficient of capacitance (TCC) showed that the thermal capacitive stability can be reached, at 1MHz by increasing the addition level of Bi or Pb up to TCC=0ppm/°C. With BNO we have obtained a TCC=-55.06 ppm/°C that doped with 3% of Bi moved up for TCC=+86.74 ppm/°C and doped with 3% of Pb it passed to TCC=+208.87 ppm/°C. The measurements in the microwave range of 4-6 GHz were obtained using the HakkiColeman method. For the BNO, sintering at 1025°C for 3h, we obtained a product of quality factor for the resonance frequency (Qxf) equal to 1470.75 GHz and a dielectric permittivity (ε’r) equal to 31.38. In this study we obtained a ceramic BNO useful for the development of ceramic capacitors, radio-frequency device, microwave devices and dielectric resonator developments.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/8606
metadata.dc.type: Tese
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