Recherche avancée sur les thèses de l'INSA de Lyon

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Bernard Émilie. 3D multi-channel CMOSFET (MCFET) fabrication and electrical properties. 2009 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Silicon feature length scaling has been shrinking exponentially since the early 1970 s to improve the performance, integration density and the price of the electronic integrated circuits. However, the conventional transistor on bulk shows its limits in term of miniaturization. To further improve the trade-off between the power dissipation and the gate switch delay of the integrated circuits, several avenues are pursuing : new materials and new transistors structures. The multiple gate architecture is one of the most promising solutions to extend CMOS down to the 22 nm node and beyond. In this context, this work concerns the study, the fabrication and the electrical properties of 3D Multiple Channel CMOS transistors (MCFET). Thanks to their 3D GAA configuration, it is shown that such architectures can meet both the high performance and low power consumption requirements. However, our in-depth electrical characterization and the development of an analytical model, highlight several parameters to cause a deterioration of the MCFET performance. In particular, the series resistances and the parasitic side capacitances are pointed out as the major players of this degradation. Numerical simulations are then used to minimize those two components and maximize the static and dynamic performance of such archietctures. These optimizations are then implemented on silicon thanks to innovation integrations (including internal spacers). Transistors characteristics of the optimized transistors are analysed and discussed down to 50 nm gate length. The performance is compared directly to the high performance and low power consumption state of the art. finally, a propective study is carried out to-integrate N+ like and P+ like materials in CMCFET architectures for applications necessitating low threshold voltages (RF and low voltage applications)
Mot(s) clés libre(s) : GENIE ELECTRONIQUE, TRANSISTOR MOSFET, MATERIAU POUR ELECTRONIQUE, MINIATURISATION, CIRCUIT INTEGRE, TRANSISTOR A GRILLE MULTIPLE, MICROELECTRONIQUE, NANOELECTRONIQUE, TRANSISTOR CMOS, TRANSISTOR MCFET, CARACTERISATION ELECTRIQUE, SIMULATION NUMERIQUE, MOBILITE, GAIN, PONT METALLIQUE, TRANSISTOR MOSFET 3D MULTICANAUX, ARCHITECTURE CMOSFET 3D
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Labbe Benoit. A contribution to synchronization of the sliding-mode control-based integrated step-down DC/DC converter. 2013 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Les téléphones et tablettes de dernière génération embarquent une puissance de calcul numérique très importante nécessitant une puissance électrique d'alimentation toute aussi significative. Afin de réduire la consommation énergétique des composants numériques complexes des terminaux mobiles, des techniques de modulation dynamique de la tension d'alimentation et de la fréquence de fonctionnement du cœur de calcul numérique sont utilisées. Le convertisseur DC/DC qui assure l alimentation du cœur numérique doit donc faire face à de forts transitoires de charge, de tension de référence et de tension de source. Le contrôle en mode glissant d'un convertisseur DC/DC permet un bon compromis entre les performances transitoires du convertisseur, la réalisation via des composants analogiques et la puissance dissipée par le contrôleur. C'est pourquoi ce type de contrôle apparait être adapté au contrôle de convertisseurs DC/DC alimentant des cœurs numériques. Cette thèse a pour objet l'étude des alimentations sur carte électronique où le contrôleur et l'étage de puissance sont intégrés sur puce tandis que les composants de puissance passifs sont montés sur le circuit imprimé. Le contrôle en mode glissant à fréquence de découpage fixe d'un convertisseur DC/DC a été démontré avec des résultats significatifs. Cependant les performances transitoires d'un tel convertisseur sont amoindries en raison des délais introduits par une fréquence de découpage fixe. Une nouvelle structure de régulation de fréquence de découpage d'un convertisseur DC/DC contrôlé en mode glissant est proposée dans cette thèse. Cette structure régule la fréquence de découpage moyenne du convertisseur tout en maintenant la réponse transitoire du convertisseur asynchrone par rapport à l'horloge de référence. Une analyse de stabilité qui prend en compte les spécificités d'un tel système est aussi proposée. Le convertisseur a été conçu sur un procédé CMOS 130nm de STMicroelectronics. La fréquence de découpage est maintenue volontairement faible pour conserver un rendement élevé avec des composants passifs externes. Le prototype présente un rendement supérieur à 80% entre 2.4mW et 960mW de puissance de sortie.
Mobile applications necessitate nowadays huge digital-resources. Power management of a digital System-On-Chip (SOC) is based on dynamic voltage scaling. DC/DC converters used to supply the digital SoCs are facing stringent constraints with respect to load-transients, line-transients and reference tracking. Hysteretic control is known as the most convenient control scheme with a fair trade-off between transient performances, analog implementation and power consumption, particularly for one-phase architecture. The thesis focuses on-board DC/DC with a significant constraint on footprint (i.e. on components count and values). Fixed switching-frequency hysteretic control has been experimented with significant results. Transient performances are reduced due to latency introduced in the switching frequency control. The present study focuses on the improvement of the concept as well as its implementation and the analysis of stability. A new analog implementation of the sliding-mode control is presented with switching-frequency control using a particular analog phase-locked-loop but preserve transient performances. The DC/DC converter is implemented in CMOS 130nm by STMicroelectronics. The switching frequency range has been voluntarily limited and excludes the possible integration of passive components for the sake of silicon access. A hybrid demonstrator is presented with efficiency higher than 80\% between 2.4 mW and 960 mW output power.
Mot(s) clés libre(s) : Electrotechnique, Téléphone à puissance de calcul numérique, Convertisseur DC-DC, Composant de puissance intégré, Contrôle en mode glissant, Electrotechnics, DC-to-DC Converter, Integrated power component, Frequency control
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Labbe Benoit. A contribution to synchronization of the sliding-mode control-based integrated step-down DC/DC converter. 2013 / Thèses / accès numérique réservé
Résumé
Résumé
Les téléphones et tablettes de dernière génération embarquent une puissance de calcul numérique très importante nécessitant une puissance électrique d'alimentation toute aussi significative. Afin de réduire la consommation énergétique des composants numériques complexes des terminaux mobiles, des techniques de modulation dynamique de la tension d'alimentation et de la fréquence de fonctionnement du cœur de calcul numérique sont utilisées. Le convertisseur DC/DC qui assure l alimentation du cœur numérique doit donc faire face à de forts transitoires de charge, de tension de référence et de tension de source. Le contrôle en mode glissant d'un convertisseur DC/DC permet un bon compromis entre les performances transitoires du convertisseur, la réalisation via des composants analogiques et la puissance dissipée par le contrôleur. C'est pourquoi ce type de contrôle apparait être adapté au contrôle de convertisseurs DC/DC alimentant des cœurs numériques. Cette thèse a pour objet l'étude des alimentations sur carte électronique où le contrôleur et l'étage de puissance sont intégrés sur puce tandis que les composants de puissance passifs sont montés sur le circuit imprimé. Le contrôle en mode glissant à fréquence de découpage fixe d'un convertisseur DC/DC a été démontré avec des résultats significatifs. Cependant les performances transitoires d'un tel convertisseur sont amoindries en raison des délais introduits par une fréquence de découpage fixe. Une nouvelle structure de régulation de fréquence de découpage d'un convertisseur DC/DC contrôlé en mode glissant est proposée dans cette thèse. Cette structure régule la fréquence de découpage moyenne du convertisseur tout en maintenant la réponse transitoire du convertisseur asynchrone par rapport à l'horloge de référence. Une analyse de stabilité qui prend en compte les spécificités d'un tel système est aussi proposée. Le convertisseur a été conçu sur un procédé CMOS 130nm de STMicroelectronics. La fréquence de découpage est maintenue volontairement faible pour conserver un rendement élevé avec des composants passifs externes. Le prototype présente un rendement supérieur à 80% entre 2.4mW et 960mW de puissance de sortie.
Mobile applications necessitate nowadays huge digital-resources. Power management of a digital System-On-Chip (SOC) is based on dynamic voltage scaling. DC/DC converters used to supply the digital SoCs are facing stringent constraints with respect to load-transients, line-transients and reference tracking. Hysteretic control is known as the most convenient control scheme with a fair trade-off between transient performances, analog implementation and power consumption, particularly for one-phase architecture. The thesis focuses on-board DC/DC with a significant constraint on footprint (i.e. on components count and values). Fixed switching-frequency hysteretic control has been experimented with significant results. Transient performances are reduced due to latency introduced in the switching frequency control. The present study focuses on the improvement of the concept as well as its implementation and the analysis of stability. A new analog implementation of the sliding-mode control is presented with switching-frequency control using a particular analog phase-locked-loop but preserve transient performances. The DC/DC converter is implemented in CMOS 130nm by STMicroelectronics. The switching frequency range has been voluntarily limited and excludes the possible integration of passive components for the sake of silicon access. A hybrid demonstrator is presented with efficiency higher than 80\% between 2.4 mW and 960 mW output power.
Mot(s) clés libre(s) : Electrotechnique, Téléphone à puissance de calcul numérique, Convertisseur DC-DC, Composant de puissance intégré, Contrôle en mode glissant, Electrotechnics, DC-to-DC Converter, Integrated power component, Frequency control
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Cottinet Pierre-Jean. Actionnement et récupération d'énergie à l'aide de polymères électro-actifs. 2010 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Grâce aux avancées technologiques actuelles, les matériaux conventionnels tels que les métaux, aciers, sont remplacés par les polymères, dans la plupart des secteurs d'activité comme l'automobile, l'aéronautique. En effet les niveaux de connaissance et de savoir faire technologique permettent maintenant de fabriquer des polymères avec les propriétés mécanique et électrique désirées. Rendant ainsi possible la conception de système à des coûts moindres, avec des encombrements et des masses plus faibles. De plus les polymères ont des propriétés intéressantes par rapport aux matériaux inorganiques (type céramique ou mono-cristaux). Ils sont légers, peu coûteux, pliables; ils peuvent être configurés dans des formes complexes et leurs propriétés peuvent être adaptées en fonction de la demande. Grâce à l évolution conjuguée des sciences et des technologies, un certain niveau d'intelligence >> peut être insufflé à ceux-ci au niveau moléculaire. Ces matériaux intelligents peuvent sentir les variations de l'environnement, et réagir en conséquence, tel que les matériaux à alliages de mémoire de forme ou piézo-électriques ... et plus communément appelés polymères électro-actifs. L'une des applications possible de ces polymères se trouve à la croisée des technologies de bio-mimétisme et d'énergie renouvelable. Diverses machines imitant les oiseaux, les poissons, ont été développées. Les technologies dites vertes sont devenues incontournables dans le paysage économique contemporain. C'est autour de ces problématiques que le travail de recherche a été organisé. Les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit sont triples. Le premier consiste en la caractérisation électriquement et mécaniquement des polymères et composites, réalisés au laboratoire à partir de matrice de polyuréthane et de P (VDF-TrFE-CFE). Les deux autres concernent l'étude des composites polymères électrostrictifs fabriqués au laboratoire sur le plan de l'actionnement et de la récupératio11 d'énergie.
Polymers have attractive properties compared to inorganic materials. They are lightweight, inexpensive, fracture tolerant, pliable, and easily processed and manufactured. They can be configured into complex shapes and U1eir properties can be tailored according to demand. With the rapid advances in materials used in science and tecl1nology, various materials with Intelligence embedded at the molecular level are being developed at a fast pace. These smart materials can sense variations in the environment, process the information, and respond accordingly. Shape-memory alloys, piezoelectric materials, etc. fall in tt1is category of intelligent materials. Polymers that respond to external stimuli by changing shape or size have been known and studied for several decades. They respond to stimuli such as an electrical field, pH, a magnetic field, and light. These intelligent polymers can collectively be called active polymers. One of the significant applications of these active polymers is found in biomimetics-the practice of taking ideas and concepts from nature and implementing them in engineering and design. Various machines that imitate birds, fish, insects and even plants have been developed. With the increased emphasis on "green" technological solutions to contemporary problems, scientists started exploring the ultimate resource--nature-for solutions that have become highly optimized du ring the millions of years of evolution. The objectives of the work reported in the present document are threefold. The first aim consists in electrical and mechanical characterization of polymer and composites, realized in the laboratory with matrix of polyurethane and P(VDF-TrFE-CFE). The others two parts concerns the study of a new electrostrictive polymer composite (EPC) to be used in actuators and mechanical energy harvesters.
Mot(s) clés libre(s) : Génie électrique, Electrostatique, Polymère électrostrictif, Polymère électroactif, Composite, Actionneur, Conversion énergie mécanique, Déformation sous champ électrique, Activité électromécanique
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Cottinet Pierre-Jean. Actionnement et récupération d'énergie à l'aide de polymères électro-actifs. 2010 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Grâce aux avancées technologiques actuelles, les matériaux conventionnels tels que les métaux, aciers, sont remplacés par les polymères, dans la plupart des secteurs d'activité comme l'automobile, l'aéronautique. En effet les niveaux de connaissance et de savoir faire technologique permettent maintenant de fabriquer des polymères avec les propriétés mécanique et électrique désirées. Rendant ainsi possible la conception de système à des coûts moindres, avec des encombrements et des masses plus faibles. De plus les polymères ont des propriétés intéressantes par rapport aux matériaux inorganiques (type céramique ou mono-cristaux). Ils sont légers, peu coûteux, pliables; ils peuvent être configurés dans des formes complexes et leurs propriétés peuvent être adaptées en fonction de la demande. Grâce à l évolution conjuguée des sciences et des technologies, un certain niveau d'intelligence >> peut être insufflé à ceux-ci au niveau moléculaire. Ces matériaux intelligents peuvent sentir les variations de l'environnement, et réagir en conséquence, tel que les matériaux à alliages de mémoire de forme ou piézo-électriques ... et plus communément appelés polymères électro-actifs. L'une des applications possible de ces polymères se trouve à la croisée des technologies de bio-mimétisme et d'énergie renouvelable. Diverses machines imitant les oiseaux, les poissons, ont été développées. Les technologies dites vertes sont devenues incontournables dans le paysage économique contemporain. C'est autour de ces problématiques que le travail de recherche a été organisé. Les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit sont triples. Le premier consiste en la caractérisation électriquement et mécaniquement des polymères et composites, réalisés au laboratoire à partir de matrice de polyuréthane et de P (VDF-TrFE-CFE). Les deux autres concernent l'étude des composites polymères électrostrictifs fabriqués au laboratoire sur le plan de l'actionnement et de la récupératio11 d'énergie.
aPolymers have attractive properties compared to inorganic materials. They are lightweight, inexpensive, fracture tolerant, pliable, and easily processed and manufactured. They can be configured into complex shapes and U1eir properties can be tailored according to demand. With the rapid advances in materials used in science and tecl1nology, various materials with Intelligence embedded at the molecular level are being developed at a fast pace. These smart materials can sense variations in the environment, process the information, and respond accordingly. Shape-memory alloys, piezoelectric materials, etc. fall in tt1is category of intelligent materials. Polymers that respond to external stimuli by changing shape or size have been known and studied for several decades. They respond to stimuli such as an electrical field, pH, a magnetic field, and light. These intelligent polymers can collectively be called active polymers. One of the significant applications of these active polymers is found in biomimetics-the practice of taking ideas and concepts from nature and implementing them in engineering and design. Various machines that imitate birds, fish, insects and even plants have been developed. With the increased emphasis on "green" technological solutions to contemporary problems, scientists started exploring the ultimate resource--nature-for solutions that have become highly optimized du ring the millions of years of evolution. The objectives of the work reported in the present document are threefold. The first aim consists in electrical and mechanical characterization of polymer and composites, realized in the laboratory with matrix of polyurethane and P(VDF-TrFE-CFE). The others two parts concerns the study of a new electrostrictive polymer composite (EPC) to be used in actuators and mechanical energy harvesters.
Mot(s) clés libre(s) : Génie électrique, Electrostatique, Polymère électrostrictif, Polymère électroactif, Composite, Actionneur, Conversion énergie mécanique, Déformation sous champ électrique, Activité électromécanique
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Seigneur Frédéric. Adaptation des méthodes de caractérisation électrique au cas des structures M.O.S. à oxyde très mince : application à l étude des dégradations sur les capacités à oxyde de grille nitrure. 1995 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Nous abordons ce travail par une présentation des problèmes technologiques actuels relatifs aux dissymétries de fonctionnement de certains circuits C.M.O.S .. Les solutions correspondantes nous ont conduit à introduire des notions de base sur les oxydes minces et sur la nitruration. Après avoir fait un rappel sur les défauts à l'interface Si 1 Si02, nous présentons sur le plan théorique les principales techniques de dégradation (injection de porteurs, irradiation) ainsi que les défauts consécutifs créés dans l'oxyde et à l'interface Si 1 Si02. La seconde partie est consacrée au développement expérimental d'un ensemble de techniques de caractérisation sur des structures M. O.S. à oxyde mince. Nous décrivons le banc de mesure et mentionnons les difficultés pratiques rencontrées et surmontées. Nous présentons ensuite les principales techniques capacitives qui permettent de déterminer les paramètres de base des structures M.O.S. (C0x, N, Vfb, etc ... ). Nous discutons de la fiabilité des résultats (sensibilité, précision) et nous proposons des améliorations permettant de contourner quelques difficultés de caractérisation inhérentes aux oxydes minces. Concernant les états rapides, nous avons développé des techniques de dégradation (F.N., irradiation) et de caractérisation de la qualité de l'interface Si 1 Si02 (TERMAN, hf-hf et D.L.T.S.). Nous étudions ensuite dans les structures M.O.S. les différentes causes de l'instabilité consécutive à la présence d'états lents. Pour cela, nous avons mis en place la méthode tunnel D.L.T.S., cependant, nous avons montré que l'utilisation d'appareils de polarisation (générateur de pulses) dans des conditions particulières peut conduire à des erreurs systématiques de mesures. Sur ce constat de non fiabilité, nous avons développé deux autres techniques toujours orientées sur l'exploitation des caractéristiques capacitives. Ces méthodes de mesure nous permettent de mettre en évidence expérimentalement les "états lents" et d'étudier quelques unes de leurs caractéristiques spectrales. Finalement, nous avons appliqué l'ensemble des techniques précédemment développées à un lot particulier d'échantillons nitrurés. Après avoir présenté leurs caractéristiques électriques générales, nous étudions et comparons la résistance de ces structures face à deux mécanismes de dégradation : injection de porteurs froids (F.N.) et irradiation au Co60.
We approach this work by a presentation of current technological problems relative to functioning dissymmetries of some C.M.O.S. devices. The solutions we propose have lead us to introduce basic information on thin oxides and nitrification. We first introduce defects at the Si / SiO2 interface, then we theoretically present the main degradation techniques (carrier injection, irradiation) and their induced defects created in the oxide bulk and at the interface. The second parts dedicated to the experimental development of a set of characterization techniques on M.O.S. structures with thin oxide. We describe the measurement bench and the difficulties we overcame during its development. Then, we present the main capacitance measurements techniques that allow to determine the basic parameters of a M.O.S. structure (C0x, N, V fb etc ... ). We discuss the reliability of results (sensitivity, accuracy) and we propose improvements allowing to bypass some characterization difficulties linked to thin oxides. Concerning fast states, we have developed degradation techniques (F.N, irradiation) and characterization of the Si 1 Si02 interface quality (TERMAN, hf-bf and D.L.T.S. ). We then study in M. O.S. structure, the reasons of the instability due to the slow states, by implementing the tunnel D.L.T.S. method However. we have shown that the use of voltage sources (pulse generators) in specific conditions may cause systematic measurements errors. Taking this into account, we have developed two other techniques also based on the exploitation of capacitance measurements. These methods allow us to experimentally highlight the "slow states" and to study some of their spectral characteristics. Finally, we have applied the whole techniques previously de\'eloped to specific nitrated samples. After presenting their general electrical characteristics, we study and compare the resistance of these structures to two degradation mechanisms : cold carrier injection (F.N.) and Co60 irradiation.
Mot(s) clés libre(s) : STRUCTURE MOS, DEGRADATION, NITRURATION, CARACTERISTIQUE ELECTRIQUE, IRRADIATION GAMMA, PLASMA, SPECTROMETRIE CAPACITIVE, INJECTION PORTEUR CHARGE, SILICIUM, SILICIUM OXYDE
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Beaumont Aurélie. Adaptation du procédé de fragilisation par faisceau d'ions pour la réalisation de couches minces de silicium monocristallin : application au photovoltaïque. 2003 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Une nouvelle approche pour la réalisation de dispositifs photovoltaïques a été développée dans le cadre de cette thèse par le CEA-LETI en partenariat avec l’ADEME et l’INSA de Lyon (projet Succes). Cette approche est basée sur un procédé innovant de formation et de report de couches minces de silicium monocristallin, procédé initialement développé pour la réalisation de substrats SOI (procédé Smart-Cut®). Les travaux de thèse, axés essentiellement sur les aspects matériaux du projet, ont permis de mettre en place et d’optimiser les étapes technologiques suivantes : 1. la formation d’une zone fragile enterrée dans un substrat silicium monocristallin par introduction d’ions légers (H+) ; 2. la croissance par épitaxie d’une couche active d’épaisseur ~50 µm (collaboration LPM-INSA) 3. le report de la couche active sur un substrat support économique, par collage sur un substrat support et fracture du substrat silicium au niveau de la zone fragilisée.
A new approach for the realization of photovoltaic devices has been developed within this thesis by CEA-LETI in partnership with ADEME and INSA-Lyon (Succes project). This approach is based on a innovative process for single-crystal silicon thin layers transfer ; this process has been initially developed for SOI substrates manufacturing (Smart-Cut® process). The research was essentially focused on the materials, the following technological steps were set up and optimised : 1. the formation of a buried weakened zone in a monocrystalline silicon substrate through ion implantation (H+) ; 2. the epitaxial growth of an active layer of 50 µm thickness (collaboration with LPM-INSA) ; 3. the transfer of the active layer on a cheap host-substrate, by bonding with a host-substrate and splitting of the silicon substrate in the weakened zone.
Mot(s) clés libre(s) : GENIE ELECTRONIQUE, GENIE ELECTRIQUE, CELLULE PHOTOVOLTAIQUE, COUCHE MINCE SILICIUM MONOCRISTALLIN, CROISSANCE PAR EPITAXIS, REPORT DE COUCHE ACTIVE, IMPLANTATION IONIQUE
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Pinon Vincent. Alimentation dynamique pour amplificateur radiofréquence. 2006 / Thèses / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Dans les appareils de télécommunication mobiles, les liaisons haut-débit posent des problèmes techniques, notamment au niveau de la transmission radiofréquence. Les amplificateurs de puissance classiques doivent consommer une énergie importante pour reproduire les nouvelles modulations à amplitude variable. Ils sont également mal adaptés à la re-configuration, une fonctionnalité très intéressante économiquement, alors que les standards se multiplient. On cherche donc à remplacer ces amplificateurs linéaires par des amplificateurs à reconstruction d’enveloppe. Dans ces systèmes, un amplificateur saturé traite l’onde radio efficacement, mais sans reproduire la variation d’amplitude. Cette variation est réintroduite en sortie, en faisant varier l’alimentation de l’amplificateur, avec un convertisseur de tension à fort rendement. Cette thèse porte sur la conception de cette alimentation spécifique. Une méthodologie générique est développée en plusieurs étapes. D’abord on fait le lien entre les spécifications radio et les contraintes de l’alimentation. En particulier, on identifie des critères exigeants sur le bruit en sortie, ou sur la bande passante. Ensuite on conçoit la cellule de base de l’alimentation, un convertisseur à découpage. Ce circuit doit être réutilisable, et avoir des performances particulièrement élevées. Il faut alors résoudre les problèmes de bruit et de bande passante indépendamment, à l’aide de circuits additionnels. Cette architecture modulaire répond bien aux besoins contradictoires de différents standards. Toute cette étude est validée expérimentalement. La réalisation des circuits intégrés prototypes est décrite en détail. Plusieurs versions de ces puces exploitent au mieux les technologies CMOS 0,13μm et BiCMOS 0,25μm. Un soin particulier est apporté à l’environnement de test, compte tenu des problèmes de compatibilité électromagnétique. L’analyse des premiers résultats a permis de corriger les erreurs de conception. Au final, on a relevé de très bonnes performances du convertisseur à découpage, et on a constaté le bon fonctionnement des circuits additionnels et même de l’application radio.
In mobile telecommunication devices, high data-rate links are facing some technical limitations, especially for radio-frequency transmission. Traditional power amplifiers consume an important energy to work with the new variable amplitude modulations. Moreover, they are not well suited for reconfiguration, a very interesting functionality on an economical point of view, as the number of standards is increasing. The goal is then to replace these linear amplifiers with envelope reconstruction transmitters. In these systems, a saturated amplifier treats the radio wave efficiently, but without reproducing amplitude variations. These variations are reintroduced on the output, by varying the amplifier power supply, with a high power yield voltage converter. This thesis focuses on designing this specific variable supply. A generic methodology is developed in several steps. First we link radio specifications with power supply constraints. We identified particularly demanding criteria on supply output noise, or on modulation bandwidth. Then we design the main power supply cell, a switching converter. This circuit must be reusable, and to show very high performances. For that reason, it is better to solve noise and bandwidth problems separately, thanks to additional circuits. This modular architecture meets well the contradictory needs coming from various standards. This study is validated experimentally. Prototype integrated circuits realization is described in detail. Designs are improved through several versions, in 0.13μm CMOS and 0.25μm BiCMOS technologies. Test environment is carefully set up, taking into account electromagnetic compatibility problems. First results analyses lead to pertinent corrections. In the end, the switching converter presents very good performances, and the additional circuits and even the radio application are functional.
Mot(s) clés libre(s) : ELECTRONIQUE, TELECOMMUNICATIONS, AMPLIFICATEUR RADIOFREQUENCE, ALIMENTATION DYNAMIQUE, MODULATION POLAIRE, RECONSTRUCTION ENVELOPPE, CONVERTISSEUR A DECOUPAGE, CIRCUIT INTEGRE, PUCE CMOS, PUCE BICMOS
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Pinon Vincent. Alimentation dynamique pour amplificateur radiofréquence. 2006 / Thèses, Ressources documentaires / accès à la bibliothèque (document papier)
Résumé
Résumé
Dans les appareils de télécommunication mobiles, les liaisons haut-débit posent des problèmes techniques, notamment au niveau de la transmission radiofréquence. Les amplificateurs de puissance classiques doivent consommer une énergie importante pour reproduire les nouvelles modulations à amplitude variable. Ils sont également mal adaptés à la re-configuration, une fonctionnalité très intéressante économiquement, alors que les standards se multiplient. On cherche donc à remplacer ces amplificateurs linéaires par des amplificateurs à reconstruction d’enveloppe. Dans ces systèmes, un amplificateur saturé traite l’onde radio efficacement, mais sans reproduire la variation d’amplitude. Cette variation est réintroduite en sortie, en faisant varier l’alimentation de l’amplificateur, avec un convertisseur de tension à fort rendement. Cette thèse porte sur la conception de cette alimentation spécifique. Une méthodologie générique est développée en plusieurs étapes. D’abord on fait le lien entre les spécifications radio et les contraintes de l’alimentation. En particulier, on identifie des critères exigeants sur le bruit en sortie, ou sur la bande passante. Ensuite on conçoit la cellule de base de l’alimentation, un convertisseur à découpage. Ce circuit doit être réutilisable, et avoir des performances particulièrement élevées. Il faut alors résoudre les problèmes de bruit et de bande passante indépendamment, à l’aide de circuits additionnels. Cette architecture modulaire répond bien aux besoins contradictoires de différents standards. Toute cette étude est validée expérimentalement. La réalisation des circuits intégrés prototypes est décrite en détail. Plusieurs versions de ces puces exploitent au mieux les technologies CMOS 0,13μm et BiCMOS 0,25μm. Un soin particulier est apporté à l’environnement de test, compte tenu des problèmes de compatibilité électromagnétique. L’analyse des premiers résultats a permis de corriger les erreurs de conception. Au final, on a relevé de très bonnes performances du convertisseur à découpage, et on a constaté le bon fonctionnement des circuits additionnels et même de l’application radio.
In mobile telecommunication devices, high data-rate links are facing some technical limitations, especially for radio-frequency transmission. Traditional power amplifiers consume an important energy to work with the new variable amplitude modulations. Moreover, they are not well suited for reconfiguration, a very interesting functionality on an economical point of view, as the number of standards is increasing. The goal is then to replace these linear amplifiers with envelope reconstruction transmitters. In these systems, a saturated amplifier treats the radio wave efficiently, but without reproducing amplitude variations. These variations are reintroduced on the output, by varying the amplifier power supply, with a high power yield voltage converter. This thesis focuses on designing this specific variable supply. A generic methodology is developed in several steps. First we link radio specifications with power supply constraints. We identified particularly demanding criteria on supply output noise, or on modulation bandwidth. Then we design the main power supply cell, a switching converter. This circuit must be reusable, and to show very high performances. For that reason, it is better to solve noise and bandwidth problems separately, thanks to additional circuits. This modular architecture meets well the contradictory needs coming from various standards. This study is validated experimentally. Prototype integrated circuits realization is described in detail. Designs are improved through several versions, in 0.13µm CMOS and 0.25µm BiCMOS technologies. Test environment is carefully set up, taking into account electromagnetic compatibility problems. First results analyses lead to pertinent corrections. In the end, the switching converter presents very good performances, and the additional circuits and even the radio application are functional.
Mot(s) clés libre(s) : ELECTRONIQUE, TELECOMMUNICATIONS, AMPLIFICATEUR RADIOFREQUENCE, ALIMENTATION DYNAMIQUE, MODULATION POLAIRE, RECONSTRUCTION ENVELOPPE, CONVERTISSEUR A DECOUPAGE, CIRCUIT INTEGRE, PUCE CMOS, PUCE BICMOS
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Mancina Gérard. Amélioration de la résolution en profondeur de l'analyse SIMS par déconvolution : algorithmes spécifiques et application aux couches dopées ultra-minces de la micro-électronique silicium. 2001 / Thèses / accès numérique libre
Résumé
Résumé
Dans le contexte de l'analyse par Spectrométrie de Masse des Ions Secondaires (SIMS) , l'amélioration de la résolution en profondeur d'un profil de concentration est une nécessité, celle-ci étant insuffisante pour la caractérisation des jonctions abruptes et des monocouches. L'instrumentation atteignant ses limites, nous avons opté pour une amélioration de la résolution par une technique numérique de traitement du signal, la déconvolution. Celle-ci permet la restauration partielle ou complète des caractéristiques géométriques des structures analysées. Notre approche débute par l'étude de la réponse impulsionnelle du système dégradant et des caractéristiques de l'analyse par SIMS du bore dans le silicium qui seront intégrées dans les équations lors de la résolution de ce problème inverse. Les techniques classiques de déconvolution sont abordées avant la présentation d'une nouvelle méthode, intégrant plusieurs types d'information sur la solution recherchée : positivité et régularité de la solution, modèle numérique décrivant les caractéristiques locales de la solution. Les simulations nous montrent qu'il est possible d'obtenir un gain de résolution en profondeur supérieur à 7 pour l'analyse des monocouches. Lors de l'analyse de profils réels, le gain de résolution en profondeur obtenu sur des deltas-dopage de bore dans du silicium est alors de 3 à 5 selon les conditions expérimentales.
In Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) analysis, the depth resolution of a concentration profil is sufficient for the caracterisation of sharp junctions and monolayers. The instrumentation having reached its limits, we improve the resolution by a numerical signal processing technique : the deconvolution. Deconvolution allows the partial or complete restoration of the geometrical caracteristics of the analysed structures. Our approach begin with the study of the impulse response of the instrumentation and of the boron in silicon analysis caracterisatics, which will be integrated in the equations when resolving this inverse problem. The classifical deconvolution techniques are first considered. Then a new approach is proposed, including several types of information on the search solution : positivity and regularity of the solution, numerical model describing the local caracteristics of the solution. The simulation show that the depth resolution gain can be greater than 7 in the monolayers analysis. For real profiles analysis, the gain of depth resolution on delta doping layer is 3 or 5 according to the experimental conditions.
Mot(s) clés libre(s) : ELECTRONIQUE, MICROELECTRONIQUE SILICIUM, SPECTROMETRIE MASSE IONS SECONDAIRES, SIMS, CONCENTRATION IONIQUE, BORE, SILICIUM, TRAITEMENT SIGNAL, TRAITEMENT PAR DECONVOLUTION, PROBLEME INVERSE, MODELE NUMERIQUE, MONOCOUCHE SILICIUM, DOPAGE BORE, ANALYSE CHIMIQUE, ANALYSE MATERIAU, ANALYSE SEMICONDUCTEUR
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