Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5371_1.pdf: 5559428 bytes, checksum: 37e840e0888272381e4a5b143067829c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Universidade Federal de Pernambuco / A monitoração da corrente de fuga é um dos métodos mais utilizados para avaliar a perda da capacidade de isolação de cadeias de isoladores de linhas de alta tensão. O acúmulo de poluentes sobre a superfície das cadeias de isoladores, juntamente com a umidade provoca aumento na fuga de corrente sobre a cadeia, com a criação de bandas secas e descargas parciais. Foi desenvolvido um sistema óptico completo de sensoriamento para a monitoração da corrente de fuga fluindo sobre a superfície desses isoladores, que utiliza uma configuração inovadora de elemento transdutor, simples, compacto, de baixo custo e de rápida resposta. Esse sistema sensor foi empregado em experimentos de laboratório e de campo para identificar atributos da corrente de fuga correlacionados com o grau de poluição em cadeias de isoladores. Um módulo eletrônico microcontrolado foi desenvolvido e otimizado para registrar em tempo real a freqüência de ocorrência e a amplitude de pulsos de corrente, superpostos à corrente de fuga, decorrentes das descargas parciais localizadas nas proximidades das cadeias de isoladores. Os pulsos foram classificados em faixas de amplitudes e o número de pulsos por hora foi registrado em cada uma das faixas de observação. Esse sistema possibilitou também a observação em tempo real da corrente de fuga em isoladores durante o processo de lavagem. Os dados fornecidos por seis unidades sensoras instaladas em cadeias de isoladores selecionadas dentro do sistema de transmissão da CHESF, quatro em subestações e duas em torre, foram utilizados para estudos de correlação das atividades registradas pelos sistemas com o grau de poluição das cadeias de isoladores

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-06-26T21:26:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ayrlw Maynyson de Carvalho Arcanjo.pdf: 3055830 bytes, checksum: 91b7b2045f8bdfd7246dc0d54de24fa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T21:26:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Ayrlw Maynyson de Carvalho Arcanjo.pdf: 3055830 bytes, checksum: 91b7b2045f8bdfd7246dc0d54de24fa2 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / CNPQ / Esta dissertação avalia o comportamento elétrico de espaçadores losangulares de linhas compactas de 13,8 kV em ambientes poluídos. Nas literaturas verifica-se que nesses espaçadores, quando submetidos a ambientes agressivos, fenômenos como trilhamento elétrico, centelhamentos, erosão e outros processos de degradação de dielétricos surgem sobre eles. A cobertura dos cabos de linhas compactas são em sua maioria semi-isolantes, ou seja, o campo elétrico produzido não é confinado no cabo, isto dá oportunidade para correntes trilharem caminhos de fase à fase ou de fase à terra. Tais correntes são denominadas de fuga. A corrente de fuga atrapalha o funcionamento dos espaçadores de linhas compactas, podendo acarretar perdas elétricas e desligamentos indesejados. Logo, o trabalho propõe um estudo comparativo entre dois tipos de espaçadores normalmente utilizados em redes compactas de 13,8 kV, buscando observar pontos positivos e negativos destes isolantes. Para isso, se faz uso de Laboratório de Alta Tensão, buscando medição de corrente fuga fase-fase e fase-terra, e de ferramentas computacionais, tais como, software COMSOL Multiphysics, software MATLAB e AutoCAD, buscando a distribuição de potencial elétrico ao longo da distância de escoamento, campo elétrico produzido e a tensão de flashover dos espaçadores. Toda a contaminação produzida artificialmente e geração de neblina é baseado segundo norma técnica CEI/IEC 60507:1991. Assim, a dissertação representa contribuições para a identificação de limitações nesses espaçadores em ambientes contaminados sob aspectos de distribuição de potencial elétrico, campo elétrico, tensão de flashover e corrente de fuga. / This dissertation evaluates the electrical behavior of lozenger spacers of compact lines of13.8kV in polluted environments. In the literature it appears that such spacers, when subjected to harsh environments, such as electrical tracking phenomena, sparks, dielectric erosion and other degradation processes occur on them. The cover of the compact lines cables are mostly semiinsulating, then, the electric field produced is not confined to the cable, this gives opportunity to current tread phase paths to phase or phase to ground such currents are called leakage. Leakage current hinders the proper functioning of spacers compact lines, which may cause electrical losses and unwanted disconnections. Therefore, the paper proposes a comparative study between two types of spacers commonly used in compact networks 13.8kV, seeking to observe positive and negative points of these insulators. Forth is, it makes use of High Voltage Laboratory, seeking measuring leakage current phase-phase and phase-to-earth, and computational tools such as COMSOL Multiphysics software, software MATLAB and AutoCAD, looking for an distribution of electric potential along the flow distance, electric field and a flashover voltage of the spacers. All artificially produced contamination and fog generation is based on the second technical standard CEI / IEC 60507: 1991. Thus, the dissertation represents contributions to the identification of these limitations spacers in contaminated environments under aspects of distribution of electric potential, electric field, flashover voltage and leakage current.

Neste trabalho, foram caracterizados eletricamente capacitores MOS com alumina (Al2O3) e aluminato de háfnio (AlxHf1-xOy) como dielétricos de porta, além disso, estes filmes dielétricos foram caracterizados fisicamente. A alumina foi obtida da oxidação anódica de filmes de alumínio evaporados sobre p-Si (100) através de imersão em ácido nítrico por 4 ou 6 min, para diferentes etapas de limpeza finais do substrato: solução diluída de ácido fluorídrico (DHF) ou solução de peróxido sulfúrico (SPM). Análises de retroespalhamento de Rutherford (RBS), espectroscopia por dispersão em energia (EDS) e espectroscopia por dispersão de comprimento de onda (WDS) indicam a formação da alumina estequiométrica, sendo que a difração de raios-X (XRD), mostrou o caráter amorfo do dielétrico. Por intermédio de curvas capacitância x tensão (CV) foram obtidas a espessura equivalente ao óxido de silício (EOT2,8nm), a densidade de estados de interface (Dit1,4x1011ev-1cm-2) e a permissividade elétrica da alumina (high-k10,6). A admitância associada à corrente de fuga em capacitores MOS foi modelada através de emissão por Frenkel-Poole, tunelamento por Fowler-Nordheim e/ou corrente de fuga constante. Os aluminatos de háfnio (AlxHf1-xOy) foram obtidos sobre p-Si (100), através de deposição atômica por camadas (ALD) para diferentes proporções molares de háfnio (25, 50 ou 75%) e para diferentes tratamentos posteriores (1000ºC, 60s em N2 ou N2+O2 ou laser). A espessura e a rugosidade foram obtidas com a ajuda da técnica de reflectometria de raios-X (XRR). A proporção molar de háfnio adotada no processo de obtenção dos filmes foi confirmada através de análises RBS e WDS. Por XRD, foi verificado o caráter amorfo e a separação de fases nos aluminatos e, por espalhamento de raios-X em ângulo-rasante e pequena abertura (GISAXS), foram analisadas as novas fases formadas. Por fim, da análise CV, foram obtidos EOT9,54nm, resistência série (Rs68,3) e a permissividade elétrica para o aluminato de háfnio (high-k15,2). Finalmente, uma modelagem da admitância associada à corrente de fuga em função da frequência foi proposta para as estruturas MOS. / In this work, MOS capacitors were electrically characterized using alumina (Al2O3) and hafnium aluminate (AlxHf1-xOy) as gate dielectrics; also, the same dielectrics films were physically characterized. Anodic alumina was obtained from oxidation of evaporated aluminum films immersed in nitric acid for 4 or 6 min for different last step cleanings of the p-Si (100) substrates: diluted hydrofluoric acid (DHF) or sulfur peroxide mixture (SPM). Rutherford Backscattering (RBS), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Wavelength Dispersive Spectroscopy (WDS) have shown the formation of stoichiometric alumina and the dielectric amorphous structure was revealed by X-Ray Diffraction (XRD). From Capacitance x Voltage curves (CV), it was obtained the equivalent oxide thickness (EOT2.8nm), interface trap density (Dit1.4x1011ev-1cm-2) and Al2O3 dielectric constant (high-k10.6). The admittance that represents the leakage process was modeled according to Frenkel-Poole emission, Fowler-Nordheim tunneling and/or constant leakage admittance. Hafnium aluminates (AlxHf1-xOy) were obtained on (100) silicon wafer surfaces by Atomic Layer Deposition (ALD) for different hafnium molar ratios (25, 50 or 75%) and for different treatments (1000ºC, 60s in N2 or N2+O2 or laser). Thickness and roughness were extracted from X-Ray Reflectometry (XRR) spectra. The hafnium molar ratios used in ALD process were confirmed by RBS and WDS. XRD analysis was used to establish the amorphous structure and phase separation in the aluminates after thermal treatments and Grazing-Incidence Small-Angle X-Ray Scattering (GISAXS) was used to analyze the new phases formed. From CV analysis, it was extracted EOT9.54nm, series resistance (Rs68.3) and dielectric constant from hafnium aluminate (high-k15.2). Finally, the admittance that represents the leakage was modeled in function of the frequency for the MOS structures.

Neste trabalho, foram caracterizados eletricamente capacitores MOS com alumina (Al2O3) e aluminato de háfnio (AlxHf1-xOy) como dielétricos de porta, além disso, estes filmes dielétricos foram caracterizados fisicamente. A alumina foi obtida da oxidação anódica de filmes de alumínio evaporados sobre p-Si (100) através de imersão em ácido nítrico por 4 ou 6 min, para diferentes etapas de limpeza finais do substrato: solução diluída de ácido fluorídrico (DHF) ou solução de peróxido sulfúrico (SPM). Análises de retroespalhamento de Rutherford (RBS), espectroscopia por dispersão em energia (EDS) e espectroscopia por dispersão de comprimento de onda (WDS) indicam a formação da alumina estequiométrica, sendo que a difração de raios-X (XRD), mostrou o caráter amorfo do dielétrico. Por intermédio de curvas capacitância x tensão (CV) foram obtidas a espessura equivalente ao óxido de silício (EOT2,8nm), a densidade de estados de interface (Dit1,4x1011ev-1cm-2) e a permissividade elétrica da alumina (high-k10,6). A admitância associada à corrente de fuga em capacitores MOS foi modelada através de emissão por Frenkel-Poole, tunelamento por Fowler-Nordheim e/ou corrente de fuga constante. Os aluminatos de háfnio (AlxHf1-xOy) foram obtidos sobre p-Si (100), através de deposição atômica por camadas (ALD) para diferentes proporções molares de háfnio (25, 50 ou 75%) e para diferentes tratamentos posteriores (1000ºC, 60s em N2 ou N2+O2 ou laser). A espessura e a rugosidade foram obtidas com a ajuda da técnica de reflectometria de raios-X (XRR). A proporção molar de háfnio adotada no processo de obtenção dos filmes foi confirmada através de análises RBS e WDS. Por XRD, foi verificado o caráter amorfo e a separação de fases nos aluminatos e, por espalhamento de raios-X em ângulo-rasante e pequena abertura (GISAXS), foram analisadas as novas fases formadas. Por fim, da análise CV, foram obtidos EOT9,54nm, resistência série (Rs68,3) e a permissividade elétrica para o aluminato de háfnio (high-k15,2). Finalmente, uma modelagem da admitância associada à corrente de fuga em função da frequência foi proposta para as estruturas MOS. / In this work, MOS capacitors were electrically characterized using alumina (Al2O3) and hafnium aluminate (AlxHf1-xOy) as gate dielectrics; also, the same dielectrics films were physically characterized. Anodic alumina was obtained from oxidation of evaporated aluminum films immersed in nitric acid for 4 or 6 min for different last step cleanings of the p-Si (100) substrates: diluted hydrofluoric acid (DHF) or sulfur peroxide mixture (SPM). Rutherford Backscattering (RBS), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Wavelength Dispersive Spectroscopy (WDS) have shown the formation of stoichiometric alumina and the dielectric amorphous structure was revealed by X-Ray Diffraction (XRD). From Capacitance x Voltage curves (CV), it was obtained the equivalent oxide thickness (EOT2.8nm), interface trap density (Dit1.4x1011ev-1cm-2) and Al2O3 dielectric constant (high-k10.6). The admittance that represents the leakage process was modeled according to Frenkel-Poole emission, Fowler-Nordheim tunneling and/or constant leakage admittance. Hafnium aluminates (AlxHf1-xOy) were obtained on (100) silicon wafer surfaces by Atomic Layer Deposition (ALD) for different hafnium molar ratios (25, 50 or 75%) and for different treatments (1000ºC, 60s in N2 or N2+O2 or laser). Thickness and roughness were extracted from X-Ray Reflectometry (XRR) spectra. The hafnium molar ratios used in ALD process were confirmed by RBS and WDS. XRD analysis was used to establish the amorphous structure and phase separation in the aluminates after thermal treatments and Grazing-Incidence Small-Angle X-Ray Scattering (GISAXS) was used to analyze the new phases formed. From CV analysis, it was extracted EOT9.54nm, series resistance (Rs68.3) and dielectric constant from hafnium aluminate (high-k15.2). Finally, the admittance that represents the leakage was modeled in function of the frequency for the MOS structures.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-24T16:40:39Z No. of bitstreams: 1 BRUNO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 3277136 bytes, checksum: 1277dbc3bda9c5d90497f95d8bf94878 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T16:40:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 3277136 bytes, checksum: 1277dbc3bda9c5d90497f95d8bf94878 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / CNPq / O acúmulo de poluentes na superfície dos isoladores, que compõem as linhas de transmissão, permite a formação de uma camada de substâncias que, sob incidência de névoa, chuva ou orvalho, produzem soluções condutoras. Na região norte do Brasil, muitos casos de poluição biológica são caracterizados como limo, associação de microalgas e fungos, a resistência dielétrica da superfície do isolador, nestes casos, é reduzida, causando falhas no sistema elétrico. Para investigar o efeito dessa poluição sobre os isoladores, o presente trabalho apresenta um modelo computacional que relaciona o aspecto visual do limo no isolador (intensidade, forma e local) com a sua corrente de fuga obtida por simulação e correlaciona eficiência da simulação com experimentos em laboratório. Os objetos de teste utilizados foram isoladores de disco de vidro, limpos e poluídos com limo. Os isoladores contaminados foram retirados da subestação de Guamá, Pará, Brasil e os experimentos realizados no Laboratório de Alta Tensão da Universidade Federal de Campina Grande, na Paraíba. As simulações computacionais utilizam o Método dos Elementos Finitos e, assim como as medições laboratoriais, foram realizadas para diferentes condições de umidade, uma vez que essa variável tem influência significativa na condutividade do limo. A simulação se mostrou eficiente e os resultados apresentados mostram que é possível estimar a corrente de fuga desse tipo de isolador sob diferentes condições de umidade e diferentes níveis de poluição. / The accumulation of pollutants on surface of insulators allows the formation of a layer of substances that, with mist, rain or dew, produces conductive solutions. The surface dielectric strength, in these cases, is reduced, causing failures in electrical system. In the northern region of Brazil, many cases of biological pollution are characterized as slimes, association of microalgae and fungi. To investigate the effect of this pollution on the insulators, the present work presents a computational model that relates the visual aspect of slime in the insulator (intensity, shape and location) with its leakage current obtained by simulation and correlates efficiency of the simulation with laboratory experiments. Test objects used were glass disk insulators, cleaned and polluted with slime. The contaminated insulators were removed from the Guamá Substation, Pará, Brazil and the tests performed at the High Voltage Laboratory of Federal University of Campina Grande in Paraíba, Brazil. Computational simulations using Finite Element Method and, as well as the laboratory measurements, were performed for different humidity conditions since this variable has a significant influence on slime conductivity. The simulation proved to be efficient and the presented results show that it is possible to estimate leakage current of this type of insulator under different humidity conditions and different levels of pollution.

Neste trabalho foram fabricados diodos túnel MOS Al/SiOxNy/Si(p) e TiN/SiOxNy/Si(p) com áreas de 300µm x 300?m e de 700?m x 700µm. Para o crescimento do oxinitreto de silício (SiOxNy), como dielétrico de porta, foi utilizado um forno térmico junto com um aparato de quartzo para processamento de apenas uma lâmina por vez. Foi empregada uma temperatura de processamento de 850°C e fluxos de gases ultrapuros ajustados na proporção em volume de 5N2 : 1O2 (2 l/min. de N2 e 0,4 l/min. de O2). Foi constatado que a nitretação térmica rápida do silício introduz armadilhas no dielétrico de porta de duas naturezas: a) armadilhas do tipo K na interface dielétrico-silício devido à existência de ligações Si?N que podem armazenar elétron, lacuna ou ficar em um estado neutro e b) armadilhas geradas devido à quebra das cadeias Si-O-Si durante a oxinitretação. As armadilhas criadas durante a nitretação térmica rápida, tanto na interface como no corpo, influíram no mecanismo de tunelamento através do dielétrico de porta que foi predominantemente do tipo tunelamento assistido por armadilhas (TAT). A partir da característica J-V típica de diodos túnel MOS com porta de Al, verificou-se para VG =-1V que os níveis de densidade de corrente atingem 64mA/cm2, valor que é superior aos valores obtidos para óxidos de porta com espessura na faixa de 1-1,5nm na literatura apesar do nosso dielétrico apresentar espessura média de 2,1nm. Tal fato foi uma evidência clara de que um outro mecanismo diferente de tunelamento direto ocorreu no oxinitreto de silício crescido. Nos diodos túnel MOS, com porta de Al, observou-se a presença de dois picos característicos na curva C-V, o primeiro deles em tensão de porta mais negativa com uma fenomenologia que permitiu extrair a tensão de faixa plana (VG = VFB). O segundo pico na característica C-V do diodo MOS com porta de Al ocorreu em uma tensão menos negativa VG=VK= -0,78V o que foi atribuído à uma capacitância devido às armadilhas de interface Si?N localizadas dentro da banda proibida junto à interface silício-dielétrico e cerca de 0,16eV abaixo do nível de energia intrínseco do semicondutor. Para tensões de porta positivas, foi também constatada uma clara dependência da densidade de corrente com a intensidade da luz (0,05W/cm2 e 0,1W/cm2) devido à taxa de geração dentro do semicondutor. Da modelagem do tunelamento de corrente na região de depleção, verificou-se que a largura de depleção resultou sistematicamente maior do que a largura de depleção de equilíbrio, fato que permitiu concluir que o diodo túnel MOS entra em um estado de depleção profunda quase estacionária induzida pela corrente de tunelamento que atravessa o dielétrico de porta. / In this work Al/ SiOxNy/Si(p) and TiN/SiOxNy/Si(p) MOS tunnel diodes were fabricated with areas of 300µm x 300µm x 700µm and 700µm. For the growth of silicon oxynitrides (SiOxNy) as gate dielectrics, it was used a heating furnace with a quartz apparatus for single wafer processing. It was employed a processing temperature of 850°C and ultrapure gas flows adjusted in a volume proportion of 5N2:1O2 (2 l/min of N2 and 0.4l/min of O2). It has been found that the rapid thermal nitridation of silicon introduces traps in the gate dielectrics of two natures: a) K-type traps at the dielectric-silicon interface due to Si?N bonds that can store electrons or holes or can stay in a neutral state and b) traps generated from broken Si-O-Si chains during the oxynitridation. The traps created at the interface and in the oxynitride bulk, both influenced the tunneling mechanism through the gate dielectrics, which was predominantly a trap assisted tunneling (TAT). For VG = -1V, the current density of the Al-gate MOS tunnel diodes reached 64mA/cm2, a value which is higher than the reported values obtained for gate oxides with thickness in the range of 1-1.5nm in spite of our oxynitride thickness is 2.1nm. This fact is a clear evidence that another mechanism, different from direct tunneling, occurred in the silicon oxynitrides. For Al-gate MOS tunnel diodes, it was observed the presence of two characteristic peaks in the C-V curve: the first for more negative gate voltage with a phenomenology that allows one to extract the flat band voltage (VG = VFB). The second peak was located at a gate voltage VG = VK = -0.78V corresponding to a depletion regime and its maximum of capacitance was attributed to Si?N interface traps located in the bandgap at the silicon-dielectric interface, about 0.16eV below the intrinsic energy of the semiconductor. It was also observed a clear dependence of the current density against the light intensity (0.05/cm2 to 0.10W/cm2) due to the carriers generation inside the semiconductor. From the modeling of the current mechanism through the depletion region, it was found that the depletion width was systematically higher than the depletion width at the thermal equilibrium regime, a fact showing that the MOS tunnel diode achieves an almost stationary deep depletion, which is feeded by the tunneling current through the gate dielectrics.

Neste trabalho foram fabricados diodos túnel MOS Al/SiOxNy/Si(p) e TiN/SiOxNy/Si(p) com áreas de 300µm x 300?m e de 700?m x 700µm. Para o crescimento do oxinitreto de silício (SiOxNy), como dielétrico de porta, foi utilizado um forno térmico junto com um aparato de quartzo para processamento de apenas uma lâmina por vez. Foi empregada uma temperatura de processamento de 850°C e fluxos de gases ultrapuros ajustados na proporção em volume de 5N2 : 1O2 (2 l/min. de N2 e 0,4 l/min. de O2). Foi constatado que a nitretação térmica rápida do silício introduz armadilhas no dielétrico de porta de duas naturezas: a) armadilhas do tipo K na interface dielétrico-silício devido à existência de ligações Si?N que podem armazenar elétron, lacuna ou ficar em um estado neutro e b) armadilhas geradas devido à quebra das cadeias Si-O-Si durante a oxinitretação. As armadilhas criadas durante a nitretação térmica rápida, tanto na interface como no corpo, influíram no mecanismo de tunelamento através do dielétrico de porta que foi predominantemente do tipo tunelamento assistido por armadilhas (TAT). A partir da característica J-V típica de diodos túnel MOS com porta de Al, verificou-se para VG =-1V que os níveis de densidade de corrente atingem 64mA/cm2, valor que é superior aos valores obtidos para óxidos de porta com espessura na faixa de 1-1,5nm na literatura apesar do nosso dielétrico apresentar espessura média de 2,1nm. Tal fato foi uma evidência clara de que um outro mecanismo diferente de tunelamento direto ocorreu no oxinitreto de silício crescido. Nos diodos túnel MOS, com porta de Al, observou-se a presença de dois picos característicos na curva C-V, o primeiro deles em tensão de porta mais negativa com uma fenomenologia que permitiu extrair a tensão de faixa plana (VG = VFB). O segundo pico na característica C-V do diodo MOS com porta de Al ocorreu em uma tensão menos negativa VG=VK= -0,78V o que foi atribuído à uma capacitância devido às armadilhas de interface Si?N localizadas dentro da banda proibida junto à interface silício-dielétrico e cerca de 0,16eV abaixo do nível de energia intrínseco do semicondutor. Para tensões de porta positivas, foi também constatada uma clara dependência da densidade de corrente com a intensidade da luz (0,05W/cm2 e 0,1W/cm2) devido à taxa de geração dentro do semicondutor. Da modelagem do tunelamento de corrente na região de depleção, verificou-se que a largura de depleção resultou sistematicamente maior do que a largura de depleção de equilíbrio, fato que permitiu concluir que o diodo túnel MOS entra em um estado de depleção profunda quase estacionária induzida pela corrente de tunelamento que atravessa o dielétrico de porta. / In this work Al/ SiOxNy/Si(p) and TiN/SiOxNy/Si(p) MOS tunnel diodes were fabricated with areas of 300µm x 300µm x 700µm and 700µm. For the growth of silicon oxynitrides (SiOxNy) as gate dielectrics, it was used a heating furnace with a quartz apparatus for single wafer processing. It was employed a processing temperature of 850°C and ultrapure gas flows adjusted in a volume proportion of 5N2:1O2 (2 l/min of N2 and 0.4l/min of O2). It has been found that the rapid thermal nitridation of silicon introduces traps in the gate dielectrics of two natures: a) K-type traps at the dielectric-silicon interface due to Si?N bonds that can store electrons or holes or can stay in a neutral state and b) traps generated from broken Si-O-Si chains during the oxynitridation. The traps created at the interface and in the oxynitride bulk, both influenced the tunneling mechanism through the gate dielectrics, which was predominantly a trap assisted tunneling (TAT). For VG = -1V, the current density of the Al-gate MOS tunnel diodes reached 64mA/cm2, a value which is higher than the reported values obtained for gate oxides with thickness in the range of 1-1.5nm in spite of our oxynitride thickness is 2.1nm. This fact is a clear evidence that another mechanism, different from direct tunneling, occurred in the silicon oxynitrides. For Al-gate MOS tunnel diodes, it was observed the presence of two characteristic peaks in the C-V curve: the first for more negative gate voltage with a phenomenology that allows one to extract the flat band voltage (VG = VFB). The second peak was located at a gate voltage VG = VK = -0.78V corresponding to a depletion regime and its maximum of capacitance was attributed to Si?N interface traps located in the bandgap at the silicon-dielectric interface, about 0.16eV below the intrinsic energy of the semiconductor. It was also observed a clear dependence of the current density against the light intensity (0.05/cm2 to 0.10W/cm2) due to the carriers generation inside the semiconductor. From the modeling of the current mechanism through the depletion region, it was found that the depletion width was systematically higher than the depletion width at the thermal equilibrium regime, a fact showing that the MOS tunnel diode achieves an almost stationary deep depletion, which is feeded by the tunneling current through the gate dielectrics.

Os sistemas elétricos de potência estão sujeitos a diversos tipos de sobretensões que podem causar desligamentos ou avarias nos equipamentos elétricos que o compõe, comprometendo a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores e impactando negativamente nos índices de qualidade. Um dos dispositivos mais importantes utilizados na proteção destes equipamentos são os pára-raios, os quais podem ser classificados, no sistema elétrico brasileiro, em função de sua tecnologia: a primeira, mais antiga, utiliza carboneto de silício (SiC), a segunda e mais atual utiliza óxido de zinco (ZnO) em seus elementos internos. Os primeiros estão instalados há muitos anos, até mesmo acima de sua vida útil, sendo assim, podem apresentar falhas em campo durante a sua operação. Os pára-raios de SiC estão sendo gradativamente substituídos pelos de ZnO, pois seria economicamente inviável a sua substituição imediata. Por conseguinte, torna-se imprescindível o desenvolvimento de metodologias para avaliação do seu estado de degradação, a fim de evitar-se que estes equipamentos falhem no campo. A medição da corrente de fuga, analisando-se a sua componente de terceira harmônica, mostrou que podem obtidas informações importantes a respeito dos pára-raios de SiC, fornecendo subsídios para a elaboração de um programa de manutenção que priorize a retirada daqueles mais degradados. / Power systems are subject to many types of overvoltages that may provoke interruptions or damage in electrical equipments, compromising the continuity of electrical energy supply to consumers and impacting negatively the power quality indices. One of the most important device used to protect the electric equipments are the surge arresters, which may be classified, in Brazilian power system, by its technology: the first, more antiquated, using gapped silicon-carbide (SiC) surge arrester, and secondly and newer, zinc-oxide (ZnO) surge arrester. The devices of the first type are installed for many years, even above their lifetime, presenting, in such cases, failures in site while operating. The gapped silicon-carbide surge arresters have been substituted gradually by zinc-oxide surge arresters, because it would be economically impracticable to replace them immediately. Therefore, the development of methodologies to evaluate their degradations condition is necessary, in order to avoid the failure of these equipments in site. Measurements of leakage current with third order harmonic analysis showed that important information regarding gapped silicon carbide surge arresters may be obtained, providing subsidies to elaborate a program of maintenance that prioritize the replacement of the most degraded ones.

Os sistemas elétricos de potência estão sujeitos a diversos tipos de sobretensões que podem causar desligamentos ou avarias nos equipamentos elétricos que o compõe, comprometendo a continuidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores e impactando negativamente nos índices de qualidade. Um dos dispositivos mais importantes utilizados na proteção destes equipamentos são os pára-raios, os quais podem ser classificados, no sistema elétrico brasileiro, em função de sua tecnologia: a primeira, mais antiga, utiliza carboneto de silício (SiC), a segunda e mais atual utiliza óxido de zinco (ZnO) em seus elementos internos. Os primeiros estão instalados há muitos anos, até mesmo acima de sua vida útil, sendo assim, podem apresentar falhas em campo durante a sua operação. Os pára-raios de SiC estão sendo gradativamente substituídos pelos de ZnO, pois seria economicamente inviável a sua substituição imediata. Por conseguinte, torna-se imprescindível o desenvolvimento de metodologias para avaliação do seu estado de degradação, a fim de evitar-se que estes equipamentos falhem no campo. A medição da corrente de fuga, analisando-se a sua componente de terceira harmônica, mostrou que podem obtidas informações importantes a respeito dos pára-raios de SiC, fornecendo subsídios para a elaboração de um programa de manutenção que priorize a retirada daqueles mais degradados. / Power systems are subject to many types of overvoltages that may provoke interruptions or damage in electrical equipments, compromising the continuity of electrical energy supply to consumers and impacting negatively the power quality indices. One of the most important device used to protect the electric equipments are the surge arresters, which may be classified, in Brazilian power system, by its technology: the first, more antiquated, using gapped silicon-carbide (SiC) surge arrester, and secondly and newer, zinc-oxide (ZnO) surge arrester. The devices of the first type are installed for many years, even above their lifetime, presenting, in such cases, failures in site while operating. The gapped silicon-carbide surge arresters have been substituted gradually by zinc-oxide surge arresters, because it would be economically impracticable to replace them immediately. Therefore, the development of methodologies to evaluate their degradations condition is necessary, in order to avoid the failure of these equipments in site. Measurements of leakage current with third order harmonic analysis showed that important information regarding gapped silicon carbide surge arresters may be obtained, providing subsidies to elaborate a program of maintenance that prioritize the replacement of the most degraded ones.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This Master Thesis presents the development of a grid-connected transformerless three-phase photovoltaic inverter. The Neutral Point Clamped (NPC) three-level inverter was chosen for implementation. The grid connection is made with a modified LCL filter (MLCL), where the common point of the output filter capacitors is connected directly to the dc bus central point (neutral point). The MLCL filter reduces the leakage current of photovoltaic system and attenuates the current harmonics injected in the grid. A passive damping of MLCL filter resonance peak was employed in order to avoid instability in the grid connection. In this sense, this Master Thesis contributes proposing a passive damping design method which is based not only on the stability requirement, but also considers the leakage current of photovoltaic system, once that passive damping impacts on the high frequency components of voltage on parasitic capacitance. Therefore, based on leakage current limit and current loop stability, a range for the damping resistance was obtained. The control system of the threephase inverter was developed in a synchronous reference frame (dq0), where the proper alignment with the grid voltage reference vector allows the independent control of active and reactive power inject in the grid. Simulation and experimental results are shown to evaluate the inverter performance and to validate the theoretical analysis. / Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de um inversor fotovoltaico trifásico não isolado conectado à rede. A topologia desenvolvida foi a de um inversor trifásico três níveis com ponto neutro grampeado (NPC Neutral Point Clamped). A conexão com a rede é feita através de um filtro LCL modificado (LCLM), que possui o ponto comum dos seus capacitores conectado ao ponto central do barramento CC do inversor. O filtro LCLM possui a finalidade de reduzir a corrente de fuga do sistema fotovoltaico ao mesmo tempo em que atenua os harmônicos de corrente injetados na rede. De modo a evitar problemas de instabilidade da malha de corrente do inversor, um sistema de amortecimento passivo do pico de ressonância do filtro LCLM foi empregado. Neste sentido, esta Dissertação de Mestrado contribui propondo um método de projeto do amortecimento passivo que se baseia não somente no critério de estabilidade, mas que também considera a corrente de fuga do sistema fotovoltaico, uma vez que o amortecimento impacta na atenuação das componentes de alta frequência da tensão sobre a capacitância parasita dos módulos fotovoltaicos. Com isso, uma faixa de valores para a resistência de amortecimento foi obtida a partir do limite permitido para a corrente de fuga e da estabilidade da malha de corrente. O sistema de controle do inversor trifásico foi desenvolvido com base no sistema de coordenadas síncronas dq0, cujo correto alinhamento com o vetor de referência das tensões da rede permite o controle independente das potências ativa e reativa injetadas na rede. Resultados experimentais e de simulação são apresentados de modo a comprovar o desempenho do inversor trifásico.