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THÈSE - Conception et réalisation de références de tensions alternatives à base de MEMS

tensions alternatives à base de MEMS
Blard, François
Sous la direction du :  Camon, Henri
Ecole doctorale: Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres : MEMS - Modélisation - MPW - SOI Références de tension AC
Sujets : Electricite, électronique, automatique

Table des matières


Introduction générale 

Chapitre I : Références de tension et Microsystèmes 

I. Le Système international d’unités (SI)  

I.1. Historique et évolution du SI
I.2. Mesures, grandeurs et unités
I.3. Définition, réalisation et conservation d’une unité  

II. Les références de tension électrique  

II.1. Références de tension en courant continu
1.1 Effet Josephson
1.2. Diode Zener
1.3. Autres principes
II.2. Référence de tension en courant alternatif
2.1. Effet Josephson
2.2. Transfert thermique  

III. Les Systèmes Micro-Electromécaniques (MEMS) 

III.1. Introduction
III.2. Techniques de fabrication
III.3. Les MEMS appliqués à la métrologie  

IV. Références de Tension à base de MEMS  

IV.1. Principe de fonctionnement
1.1. Actionnement par une tension continue
1.2. Actionnement par courant alternatif
IV.2. Stabilité des références de tension MEMS
2.1. Stabilité mécanique
2.2. Paramètres électriques
IV.3. Rappels des objectifs du travail de thèse 

Chapitre II : Conception des Microsystèmes  

I. Architectures MEMS  

I.1. Structures à débattement vertical
I.2. Structures à peignes interdigités  

II. Modélisations des MEMS  

II.1. Analyse par éléments finis sous CoventorWare
II.2. Simulations sous Architect  

III. Procédé de fabrication  

III.1. Procédé technologique de fabrication
1.1. Caractéristiques des wafers
1.2. Réalisation des MEMS
1.3. Réalisation du capot en silicium
1.4. Assemblage des deux wafers
III.2. Echantillons réalisés
2.1. Structures à débattement vertical
2.2. Structures à peignes interdigités
III.3. Montage des puces  

IV. Electronique de commande 

IV.1. Electronique de commande simple
1.1. La source de courant
1.2. Contre-réaction sur un amplificateur imparfait
1.3. Réalisation pratique
IV.2. Electronique à modulation d’amplitude (AM)
2.1. Principe
2.2. Réalisation de l’électronique à modulation d’amplitude 

V. Montages expérimentaux  

V.1. Mesure en tension continue (C-V)
V.2. Mesure en courant alternatif (U-I)  

Chapitre III : Etude et caractérisation des MEMS à débattement vertical 

I. Etude des structures MEMS de test 

I.1. Design des structures
I.2. Calculs et modélisations
I.3. Validation numérique
I.4. Résultats expérimentaux
I.5. Synthèse et recommandations  

II. MEMS fonctionnels 

II.1 Design des MEMS fonctionnels
II.2 Calculs et modélisations
II.3 Résultats expérimentaux
3.1. Caractéristiques électriques
3.2. Mesure en régime transitoire (Deep Level Transient Spectroscopy)
3.3. Evaluation de la stabilité de la tension de référence
II.4. Conclusions préliminaires  

III. Procédé technologique dédié  

III.1. Design des composants
III.2. Procédé technologique de fabrication
3.1. Gravure de l’électrode mobile
3.2. Réalisation de l’électrode supérieure fixe
3.3. Assemblage  

Chapitre IV : Etude et caractérisation des MEMS à débattement horizontal 

I. Design des structures  

I.1. Calcul de la position de pull-in
I.2. Modélisations avec CoventorWare
2.1. Modélisations par éléments finis sous Analyser
2.2. Modélisations avec le module Architect  

II. Résultats expérimentaux  

II.1. Mesures en tension continue
II.2. Mesures en courant alternatif
II.3. Mesure en régime transitoire
II.4. Mesures de caractérisation de la tension de référence Vpi
4.1. Etude de la stabilité de Vpi
4.2. Etude de la tension de Vpi en fonction de la température et de l’humidité
4.3. Etude de la tension de Vpi en fonction de la fréquence 

III. Nouvelle approche 

III.1. Principe
III.2. Réalisations pratiques
2.1. Design réalisé
2.2. Modélisation de la structure
Conclusion générale
Bibliographie
Production scientifique 



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Ditulis oleh: younes younes - mardi 30 octobre 2012

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