Conception et realisation d'un convertisseur electro-thermique a grande constante de temps en technologie microsysteme pour un disjoncteur thermique

par DAMIEN VEYCHARD

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de BERNARD COURTOIS.

Soutenue en 1999

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Les microsystemes connaissent depuis une dizaine annees un developpement important grace a leur pouvoir de miniaturisation des systemes complexes. A l'heure actuelle un grand nombre d'entreprises etudie la possibilite de faire passer leurs produits de l'echelle macroscopique a l'echelle microscopique. Cette translation d'echelle a pour but de reduire les couts de production et d'augmenter les performances. Dans cette optique, ce travail de these a etudie une solution de disjoncteur thermique en technologie microsysteme. Le disjoncteur thermique protege les reseaux electriques contre des surcharges de courant en mesurant l'energie qui s'ecoule dans les fils pendant une duree. Au dela d'une energie seuile, le reseau est ouvert. Le composant microsysteme realisant cette fonction est un convertisseur electro-thermique a grande constante de temps. Le principe de fonctionnement est le suivant : le courant issu du reseau est converti en tension via la chaleur avec un effet d'integration. La premiere conversion est assuree par une resistance, tandis que la deuxieme est effectuee par un capteur de temperature. Enfin le signal produit est compare a une tension de declenchement. Le composant est une masse en silicium suspendue dans un vide absolu par quatre bras d'oxyde. Le bloc de silicium sert de capacite thermique (stockage de la chaleur), tandis que les bras d'oxyde servent de resistance thermique. La combinaison des deux determine la constante de temps du dispositif (). Une caracterisation mecanique du composant a montre une certaine fragilite de la structure. Pour remedier a ce probleme un convertisseur a barrieres thermique a ete mis au point. Les deux composants ont ete realises en technologie cmos suivie d'une gravure anisotropique du substrat. Une solution de gravure du silicium a ete developpee et caracterisee au cour de ce travail. Cette solution est du tmah 10%.

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Informations

  • Détails : 189 p.
  • Annexes : 118 ref.

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