Uma ferramenta para automação da geração do leiaute de circuitos analógicos sobre uma matriz de transistores MOS pré-difundidos

Este trabalho apresenta o LIT, uma ferramenta de auxílio ao projeto de circuitos integrados analógicos que utiliza a técnica da associação trapezoidal de transistores (TAT) sobre uma matriz digital pré-difundida. A principal característica é a conversão de cada transistor simples de um circuito analógico em uma associação TAT equivalente, seguido da síntese automática do leiaute da associação séria-paralela de transistores. A ferramenta é baseada na matriz SOT (sea-of-transistors), cuja arquitetura é voltada para o projeto de circuitos digitais. A matriz é formada somente por transistores unitários de canal curto de dimensões fixas. Através da técnica TAT, entretanto, é possível criar associações série-paralelas cujo comportamento DC aproxima-se dos transistores de dimensões diferentes dos unitários. O LIT é capaz de gerar automaticamente o leiaute da matriz SOT e dos TATs, além de células analógicas básicas, como par diferencial e espelho de corrente, respeitando as regras de casamento de transistores. O cálculo dos TATs equivalentes também é realizado pela ferramenta. Ela permite a interação com o usuário no momento da escolha da melhor associação. Uma lista de possíveis associações é fornecida, cabendo ao projetista escolher a melhor. Além disso, foi incluído na ferramenta um ambiente gráfico para posicionamento das células sobre a matriz e um roteador global automático. Com isso, é possível realizar todo o fluxo de projeto de um circuito analógico com TATs dentro do mesmo ambiente, sem a necessidade de migração para outras ferramentas. Foi realizado também um estudo sobre o cálculo do TAT equivalente, sendo que dois métodos foram implementados: aproximação por resistores lineares (válida para transistores unitários de canal longo) e aproximação pelo modelo analítico da corrente de dreno através do modelo BSIM3. Três diferentes critérios para a escolha da melhor associação foram abordados e discutidos: menor diferença de corrente entre o TAT e o transistor simples, menor número de transistores unitários e menor condutância de saída. Como circuito de teste, foi realizado o projeto com TATs de um amplificador operacional de dois estágios (amplificador Miller) e a sua comparação com o mesmo projeto utilizando transistores full-custom. Os resultados demonstram que se pode obter bons resultados usando esta técnica, principalmente em termos de desempenho em freqüência. A contribuição da ferramenta LIT ao projeto de circuitos analógicos reside na redução do tempo de projeto, sendo que as tarefas mais suscetíveis a erro são automatizadas, como a geração do leiaute da matriz e das células e o roteamento global. O ambiente de projeto, totalmente gráfico, permite que mesmo projetistas analógicos menos experientes realizem projetos com rapidez e qualidade. Além disso, a ferramenta também pode ser usada para fins educacionais, já que as facilidades proporcionadas ajudam na compreensão da metodologia de projeto.

Centralidade espacial : uma nova operacionalização do modelo baseada em um Sistema de Informações Geográficas

Neste trabalho realizou-se a vinculação entre o Modelo de Centralidade e um Sistema de Informações Geográficas. A motivação para a realização dessa tarefa surgiu do reconhecimento de que as principais ferramentas utilizadas atualmente em análises espaciais urbanas – Modelos Urbanos e SIGs – apresentam sérias limitações, e que sua união em uma nova ferramenta pode superar muitas dessas limitações. Propôs-se então uma estrutura básica de Sistemas de Suporte ao Planejamento (PSS) que fosse capaz de oferecer suporte efetivo às diversas etapas do processo de planejamento. Essa estrutura serve como base de apoio para a construção da nova ferramenta, cujo objetivo foi testar duas hipóteses: a) A união de Sistemas de Informação Geográficas e o Modelo de Centralidade pode aumentar a qualidade de análises espaciais urbanas, através de aspectos como visualização e precisão dos resultados, e rapidez, facilidade e flexibilidade na realização das análises. b) Sistemas de Informações Geográficas podem contribuir para operacionalizar novos aportes teóricos no Modelo de Centralidade, principalmente através das capacidades de manipulação de elementos espaciais A ferramenta foi construída através de rotinas de personalização do ArcView (scripts), em conjunto com módulos analíticos externos, em forma de DLL, construídos em Delphi. Os scripts se encarregam de compilar os dados necessários à análise de Centralidade, referentes ao traçado e à quantidade e qualidade das formas edificadas, e alimenta o módulo analítico com as informações necessárias. Este as processa e retorna os resultados aos scripts, que então preenchem as tabelas de atributos referentes às unidades espaciais, deixando-as prontas para serem submetidas aos procedimentos de geração de mapas e cruzamentos de dados usualmente realizadas pelos SIGs “comuns”. Para testar a hipótese “a”, realizou-se um estudo de caso na cidade de Pato Branco (PR) para avaliar o desempenho da ferramenta quando aplicada a uma situação próxima da realidade. O desempenho da ferramenta mostrou-se bastante satisfatório, quando comparado com o método tradicional de análise da Centralidade. A organização dos dados foi beneficiada, assim como o tempo de realização das análises, aumentando a flexibilidade para a realização de testes com diferentes configurações. Para testar a hipótese “b”, propôs-se uma pequena alteração no Modelo de Centralidade, que atribuiu pesos diferenciados às conexões entre elementos espaciais, como forma de tentar superar algumas das limitações das representações utilizadas até o momento. Dessa forma, os ângulos entre os trechos de logradouros passaram a definir custos diferenciados entre trechos, que por sua vez influenciavam na determinação dos caminhos mínimos entre trechos, dado essencial para o conceito de Centralidade Ficou provado então que é possível operacionalizar novos aportes teóricos ao modelo de Centralidade utilizando as capacidades de manipulação de dados espaciais oferecidas pelos SIGs, ainda que a validade do aporte utilizado neste trabalho não tenha sido testada. Outras conclusões do estudo são a adequação da estrutura modular da ferramenta, a necessidade de bases de dados completas e adequadas desde o ponto de vista do modelo de dados, e o reconhecimento de um vasto campo de experimentações a serem feitas como evolução natural das idéias apresentadas aqui.

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

Transporte atômico e incorporação de oxigênio em filmes de HfSiO e HfSiON depositados sobre Si

Esse trabalho estuda a estabilidade térmica e o transporte atômico em filmes dielétricos de HfSiO e HfSiON depositados por sputtering reativo sobre c-Si. Esses materiais possuem alta constante dielétrica (high- ) e são candidatos a substituir o óxido de silício como dielétrico de porta em dispositivos do tipo transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs). Esses filmes foram submetidos a diferentes seqüências de tratamentos térmicos em atmosferas inerte e de O2, e foram caracterizados através de análises de feixe de íons e espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). Nesse estudo foi observado que a incorporação de oxigênio se dá através da troca com N ou O previamente existente nos filmes. Em filmes de aproximadamente 50 nm de espessura foi observado que a presença do N limita a difusão de oxigênio de forma que a frente de incorporação avança em direção ao interior do filme com o aumento do tempo de tratamento, enquanto nos filmes de HfSiO/Si o oxigênio é incorporado ao longo de todo o filme, mesmo para o tempo mais curto de tratamento. Diferentemente de outros materiais high- estudados, não foi possível observar migração de Si do substrato em direção a superfície dos filmes de HfSiON/Si com aproximadamente 2,5 nm de espessura. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que filmes de HfSiON/Si são mais estáveis termicamente quando comparados com outros filmes dielétricos depositados sobre Si anteriormente estudados, mas antes que ele se torne o dielético de porta é ainda necessário que se controle a difusão de N em direção ao substrato como observado nesse trabalho.

Adubação orgânica e mineral na produção, qualidade e composição química de sementes de abobrinha (Cucurbita pepo L. var. melopepo cv. Caserta)

Com o objetivo de estudar os efeitos da adubação sobre os componentes do rendimento, no potencial de produção, qualidade e composição química das sementes de C. pepo L variedade melopepo (Caserta) conduziu-se dois Estudos no Centro Agrícola Demonstrativo da Prefeitura de Porto Alegre/CAD, e no Laboratório de Análise de Sementes do Departamento de Plantas forrageiras e Agrometeorologia da Faculdade de Agronomia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) nos períodos de 2000/01 e 2002/03. No primeiro estudo utilizou-se dois tipos de adubação uma orgânica (cama de aviário- 386g/cova), e outra mineral (fórmula 5-20-20). No segundo estudo, os tratamentos constaram de:T1= testemunha, T2= adubação mineral, e 4 doses de cama de aviário: T3= 63g/cova, T4= 125 g/cova, T5= 187g/cova, T6= 250g/cova. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com 4 e 3 repetições no primeiro e segundo estudos, respectivamente. Foram determinados: número de flores/planta, número de frutos/planta, peso médio de frutos, peso de sementes/fruto, número de sementes/fruto, peso de 1000 sementes, rendimento de sementes/área, germinação, emergência em campo, teste de frio, condutividade elétrica, comprimento de plântula, composição centesimal (Cinza, PB, EE, FB, ENN, NDT, EB, MO), macronutrientes (N, P, K, Ca, MG, S) e micronutrientes (Cu, Zn, Fe, Mn, Na, B). No primeiro estudo, tanto a adubação mineral como a adubação orgânica não afetaram os componentes do rendimento, o rendimento/área, a qualidade e a composição química de sementes. No segundo estudo, a aplicação de cama de aviário aumentou o rendimento de sementes de abobrinha e os teores de nitrogênio e ferro nas sementes, porém não afetou a qualidade. A dose de cama de aviário que proporcionou o melhor resultado foi de 250g/cova (3,12 t/ha).

Relaxação estrutural de camadas pseudomórficas de SiGe/Si(100) induzida pela implantação iônica de He ou Si e tratamento térmico

O Si tensionado (sSi) é um material com propriedades de transporte eletrônico bastante superiores as do Si, sendo considerado como uma alternativa importante para a produção de dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) de mais alta performance (e.g. freqüências de operação f>100 GHz). O sSi é obtido através do crescimento epitaxial de Si sobre um substrato de mesma estrutura cristalina, porém com parâmetro de rede diferente. Esta tese apresenta uma investigação detalhada de um novo método que possibilita a produção de camadas relaxadas de Si1xGex com espessuras inferiores a 300 nm, consideradas como a melhor alternativa tecnológica para a produção de sSi. Este método envolve a implantação de íons de He+ ou de Si+ em heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) e tratamentos térmicos. Foram estudados os efeitos dos diversos parâmetros experimentais de implantação e tratamentos térmicos sobre o processo de relaxação estrutural, utilizando-se heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) crescidas via deposição de vapor químico, com distintas concentrações de Ge (0,19x 0,29) e com espessuras entre 70 e 425 nm. Com base no presente estudo foi possível identificar diversos mecanismos atômicos que influenciam o processo de relaxação estrutural das camadas de Si1-xGex/Si(001). O processo de relaxação é discutido em termos de um mecanismo complexo que envolve formação, propagação e interação de discordâncias a partir de defeitos introduzidos pela implantação. No caso das implantações de He, por exemplo, descobrimos que podem ocorrer perdas de He durante as implantações e que este efeito influencia negativamente a relaxação de camadas finas. Além disso, também demonstramos que os melhores resultados são obtidos para energias e fluências de implantação que resultam na formação de bolhas planas localizadas no substrato de Si a uma distância da interface equivalente a uma vez a espessura da camada de SiGe. O grau de relaxação satura em 50% para camadas de SiGe com espessura 100 nm. Este resultado é discutido em termos da energia elástica acumulada na camada de SiGe e da retenção de He. No caso de implantações de Si, discutimos a formação de defeitos tipo {311} e sua transformação térmica em discordâncias. Este estudo resultou numa visão abrangente dos principais fatores limitantes do processo, bem como na otimização dos valores de parâmetros experimentais para a produção de camadas de SiGe com alto grau de relaxação e com baixa densidade de defeitos.

Projetos de controladores para sistemas de potência utilizando LMI'S

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista.

A produção orgânica de citros no Vale do Rio Caí/RS

Há uma preocupação crescente sobre a necessidade de produção e consumo de alimentos mais saudáveis, sem uso de agrotóxicos nem fertilizantes químicos. Neste contexto se insere a prática da agricultura orgânica que, contudo, apresenta resultados ainda pouco avaliados. Assim, pretendeu-se, nesta pesquisa diagnosticar a produção orgânica na região citrícola do Vale do Rio Caí, no Rio Grande do Sul. Inicialmente foram selecionadas propriedades de oito agricultores, todas já convertidas ao sistema orgânico de produção há pelo menos cinco anos. Para tanto foram aplicadas entrevistas semi-estruturadas junto às unidades familiares, visando diagnosticar os aspectos sociais, econômicos e técnicoambientais. Os agricultores orgânicos mostram-se satisfeitos com o sistema orgânico de produção, que de maneira geral proporciona boas produtividades com custos de produção menores do que no sistema convencional de cultivo. Os agricultores que se dedicam ao sistema orgânico de produção revelam bom conhecimento sobre o meio ambiente, plantas, solos e processos agroecológicos, aspectos políticos, econômicos e sociais, adquiridos através da participação em cursos, palestras, congressos, dias de campo, treinamentos, e através das reuniões e assembléias da Cooperativa ECOCITRUS. A constante troca de experiências entre os agricultores orgânicos tem contribuído na melhoria da qualificação técnica dos produtores, além de melhor conscientizá-los nos aspectos políticos, econômicos e sociais. A participação dos produtores na ECOCITRUS tem proporcionado melhor organização dos mesmos, contribuindo na viabilização da produção orgânica, inclusive com vantagens econômicocomerciais, pela obtenção de insumos orgânicos, venda da produção e estímulo ao beneficiamento da produção, visando agregar renda à propriedade.