Etude de faisabilité de capteurs de pression piézorésistifs à jauges en silicium polycristallin PDF Download
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Author: Christophe Plantier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 390
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Book Description
LA STRUCTURE ETUDIEE EST UN CAPTEUR DE PRESSION PIEZORESISTIF, CONSTITUE D'UNE FINE MEMBRANE DE SILICIUM MONOCRISTALLIN, ET D'UN ENSEMBLE DE JAUGES EN POLYSILICIUM, MONTEES EN PONT DE WHEATSTONE. LA DEFLEXION DU CORPS D'EPREUVE EST MODELISEE PAR L'EQUATION AUX DERIVEES PARTIELLES DE LAGRANGE. UNE SOLUTION APPROCHEE, DE TYPE POLYNOMIAL, EST PROPOSEE DANS LE CAS DE MEMBRANES DE FORME CARREE OU RECTANGULAIRE, TOTALEMENT ENCASTREES A LEUR PERIPHERIE. LES TENSEURS DES CONTRAINTES ET DES DEFORMATIONS SONT CALCULES EN TOUT POINT DU CORPS D'EPREUVE. DES MODELES DE CALCUL DES CONSTANTES ELASTIQUES ET DE L'EFFET PIEZORESISTIF DANS LE POLYSILICIUM SONT DEVELOPPES. L'EXPRESSION COMPLETE DE LA VARIATION DE RESISTANCE D'UNE JAUGE, PRENANT EN COMPTE L'EFFET DE VARIATION DE LA GEOMETRIE, L'EFFET PIEZORESISTIF AINSI QUE LA NATURE POLYCRISTALLINE DES PIEZORESISTANCES EST ETABLIE. AFIN DE VALIDER LES DIFFERENTS MODELES THEORIQUES, DES STRUCTURES D'ETUDE SONT REALISEES, EN UTILISANT LES TECHNIQUES CLASSIQUES DE LA MICROELECTRONIQUE, AINSI QUE LE MICRO-USINAGE CHIMIQUE DU SILICIUM. L'ETUDE EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT PRECISE LA REPONSE A LA PRESSION, LA LINEARITE ET LA SENSIBILITE A LA TEMPERATURE. EN CE QUI CONCERNE LES PIEZORESISTANCES, LES VALEURS MAXIMALES DES FACTEURS DE JAUGE LONGITUDINAL ET TRANSVERSAL SONT RESPECTIVEMENT EGALES A 19 ET -3. POUR CE QUI A TRAIT AU CAPTEUR, LES ERREURS DE LINEARITE NE DEPASSENT PAS UN MILLIEME POUR DES REPONSES INFERIEURES OU EGALES A 0,7% DE LA TENSION D'ALIMENTATION DU PONT. LA VALEUR MINIMALE DE LA DERIVE THERMIQUE DE LA TENSION DE DESEQUILIBRE EST DE L'ORDRE DE UN MILLIONIEME DE LA TENSION D'ALIMENTATION PAR DEGRE CENTIGRADE. IL RESSORT DE L'ETUDE QUE LES CAPTEURS A JAUGES EN POLYSILICIUM SONT PARFAITEMENT VIABLES. A TERME, ILS DEVRAIENT SE SUBSTITUER AUX CAPTEURS ELABORES PAR DES TECHNOLOGIES PLUS CONVENTIONNELLES, NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DES HAUTES TEMPERATURES
Author: Christophe Plantier
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 390
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LA STRUCTURE ETUDIEE EST UN CAPTEUR DE PRESSION PIEZORESISTIF, CONSTITUE D'UNE FINE MEMBRANE DE SILICIUM MONOCRISTALLIN, ET D'UN ENSEMBLE DE JAUGES EN POLYSILICIUM, MONTEES EN PONT DE WHEATSTONE. LA DEFLEXION DU CORPS D'EPREUVE EST MODELISEE PAR L'EQUATION AUX DERIVEES PARTIELLES DE LAGRANGE. UNE SOLUTION APPROCHEE, DE TYPE POLYNOMIAL, EST PROPOSEE DANS LE CAS DE MEMBRANES DE FORME CARREE OU RECTANGULAIRE, TOTALEMENT ENCASTREES A LEUR PERIPHERIE. LES TENSEURS DES CONTRAINTES ET DES DEFORMATIONS SONT CALCULES EN TOUT POINT DU CORPS D'EPREUVE. DES MODELES DE CALCUL DES CONSTANTES ELASTIQUES ET DE L'EFFET PIEZORESISTIF DANS LE POLYSILICIUM SONT DEVELOPPES. L'EXPRESSION COMPLETE DE LA VARIATION DE RESISTANCE D'UNE JAUGE, PRENANT EN COMPTE L'EFFET DE VARIATION DE LA GEOMETRIE, L'EFFET PIEZORESISTIF AINSI QUE LA NATURE POLYCRISTALLINE DES PIEZORESISTANCES EST ETABLIE. AFIN DE VALIDER LES DIFFERENTS MODELES THEORIQUES, DES STRUCTURES D'ETUDE SONT REALISEES, EN UTILISANT LES TECHNIQUES CLASSIQUES DE LA MICROELECTRONIQUE, AINSI QUE LE MICRO-USINAGE CHIMIQUE DU SILICIUM. L'ETUDE EXPERIMENTALE DU COMPORTEMENT PRECISE LA REPONSE A LA PRESSION, LA LINEARITE ET LA SENSIBILITE A LA TEMPERATURE. EN CE QUI CONCERNE LES PIEZORESISTANCES, LES VALEURS MAXIMALES DES FACTEURS DE JAUGE LONGITUDINAL ET TRANSVERSAL SONT RESPECTIVEMENT EGALES A 19 ET -3. POUR CE QUI A TRAIT AU CAPTEUR, LES ERREURS DE LINEARITE NE DEPASSENT PAS UN MILLIEME POUR DES REPONSES INFERIEURES OU EGALES A 0,7% DE LA TENSION D'ALIMENTATION DU PONT. LA VALEUR MINIMALE DE LA DERIVE THERMIQUE DE LA TENSION DE DESEQUILIBRE EST DE L'ORDRE DE UN MILLIONIEME DE LA TENSION D'ALIMENTATION PAR DEGRE CENTIGRADE. IL RESSORT DE L'ETUDE QUE LES CAPTEURS A JAUGES EN POLYSILICIUM SONT PARFAITEMENT VIABLES. A TERME, ILS DEVRAIENT SE SUBSTITUER AUX CAPTEURS ELABORES PAR DES TECHNOLOGIES PLUS CONVENTIONNELLES, NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DES HAUTES TEMPERATURES
Author:
Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 9
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Book Description
Author: Alexandru Andrei
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 128
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Book Description
Actuellement, le marché des capteurs embarqués est en pleine croissance avec une diversification de plus en plus importante des applications. Pour ces composants, souvent exposées de manière prolongée à des environnements sévères (grandes variations de température, corrosion), la fiabilité est devenue un aspect essentiel de leur conception et fabrication. La recherche porte sur l’analyse, la modélisation et la compréhension des mécanismes de dégradation. Ces mécanismes sont souvent plus complexes que ceux connus dans la micro-électronique en raison du couplage électro-mécanique présent dans le fonctionnement des micro-systèmes qui n’existe pas dans les circuits intégrés. L’objectif de ce travail a été de comprendre quels sont les phénomènes physiques responsables du vieillissement des capteurs de pression piézorésistifs PSOI. Après avoir mis en évidence les facteurs environnementaux accélérateurs des dérives irréversibles, on a identifié les parties du capteur qui étaient à l’origine de ces dérives. Pour y parvenir, la recherche a été conduite sur plusieurs niveaux depuis l’étude des matériaux jusqu’à celle des capteurs complets, mis dans leur boîtier. Il a été montré expérimentalement que c’est surtout l’exposition prolongée des capteurs à une température de 125°C qui provoque une dérive irréversible de leur réponse. Il s’agit d’une dérive uniquement de leur tension de décalage, due à un vieillissement des interconnexions (pistes métalliques et contacts ohmiques). Ces observations ont été validées avec un modèle physique capable de relier le comportement des matériaux à celui des capteurs.
