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Jackson, Ruth P. "PIN diodes : Requirements for millimetre-wave reflection." Thesis, Queen's University Belfast, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.534723.
Full text
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Anutgan, Mustafa. "Nanocrystal Silicon Based Visible Light Emitting Pin Diodes." Phd thesis, METU, 2010. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/12612718/index.pdf.
Full textAbstract:
The production of low cost, large area display systems requires a light emitting material
compatible with the standard silicon (Si) based complementary metal oxide semiconductor
(CMOS) technology. The crystalline bulk Si is an indirect band semiconductor with very
poor optical properties. On the other hand, hydrogenated amorphous Si (a-Si:H) based wide
gap alloys exhibit strong visible photoluminescence (PL) at room temperature, owing to the
release of the momentum conservation law. Still, the electroluminescence (EL) intensity from
the diodes based on these alloys is weak due to the limitation of the current transport by the
localized states.
In the frame of this work, first, the luminescent properties of amorphous silicon nitride
(a-SiNx:H) thin films grown in a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system
were analyzed with respect to the nitrogen content. Then, the doping effciency of p- and
n-type hydrogenated nanocrystalline Si (nc-Si:H) films was optimized via adjusting the deposition
conditions. Next, the junction quality of these doped layers was checked and further
improved in a homojunction pin diode.
Heterojunction pin light emitting diodes (LEDs) were fabricated with a-SiNx:H as the
luminescent active layer. The EL effciency of the fresh diodes was very low, as expected.
As a solution, the diodes were electro-formed under high electric field leading to nanocrystallization
accompanied by a strong visible light emission from the whole diode area. The
current-voltage (I-V) and EL properties of these transformed diodes were investigated in detail.
3
Tosi, Hervé. "Modélisation d'antennes reconfigurables à diodes PIN et Varicap par la TLM." Nice, 2003. http://www.theses.fr/2003NICE4051.
Full textAbstract:
Les antennes actives sont des structures rayonnantes compactes intégrant des éléments actifs. Les composants intégrés permettent de réaliser des fonctions d’oscillation, d’amplification et de communication directement sur l’antenne, évitant ainsi les pertes ohmiques et l’addition de bruits sur les signaux à traiter ? La multiplication de bandes de fréquences à couvrir à conduit au développement intensif d’antennes reconfigurables en fréquence. La variation de la tension de polarisation des composants permet, alors, de commander la fréquence de résonnance de l’antenne et couvrir, ainsi, de larges bandes de fréquences. La mise au point de ce dispositif complexe nécessite l’utilisation d’un simulateur globale pouvant modéliser l’interaction entre l’antenne et le composant. Le simulateur peut aussi nous aider à optimiser la ou les positions du ou des composants sur l’antenne afin d’atteindre, au niveau du comportement de élément, des performances maximales. La méthode TLM (Transmission Line Matrix) a été développée sur des calculateurs parallèles afin de satisfaire à ces besoins ? Couplée à l’algorithme de Newton-Rhapson, des composants passifs (R, L, C) et actifs (diodes PIN, Schottky, varicap) ont été modélisés à l’aide d’éléments localisés et de leurs schémas électriques équivalents ? Les éléments parasites, introduits par le boîtier et autres contact ohmiques, ont été pris en compte ainsi que les dimensions réelles des composants. Les simulations et les mesures de plusieurs antennes actives commutables en fréquence sont présentées dans ce manuscrit, et ont permis de mettre en évidence l’efficacité du logiciel de simulation développé<br>Active antennas are compact radiating structures including active devices to allow analog functions as oscillation, amplification, mixing, switching, etc. In active antennas, the active devices are placed inside the radiating element to avoid added noise and ohmic losses due to the transmission lines. In particular, due to the multiplicity of standards of telecommunications, broad-band micro-strip antennas are of great interest and can be designed by integrating switch components? The bias voltage control of the active devices allows to shift the antenna’s resonance frequency and to cover several frequency bands. In such structures, the behaviour of the passive element is strongly affected by the active device and global modelling is needed for an accurate design. The objective of this work was to develop, on parallel computing, a numerical 3D-TLM method (Transmission Line Matrix) to provide accurate simulation of reconfigurable printed antennas. Coupled with the algorithm of Newton-Rhapson, passive (R, L, C) and non linear active devices (diodes PIN, Schottky, varicap) were modelled as lumped elements and using their equivalent electric models. The parasitic elements, introduced by the ohmic case and other contacts, were taken into account as well as real dimensions of the components. Simulated and measured data of several commutable active antennas in frequency are presented in order to validate this efficient simulation tool
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Landowshi, Matthew M. "Modeling and analysis of reverse recovery in PiN power diodes in series." Honors in the Major Thesis, University of Central Florida, 2008. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETH/id/1101.
Full textAbstract:
This item is only available in print in the UCF Libraries. If this is your Honors Thesis, you can help us make it available online for use by researchers around the world by following the instructions on the distribution consent form at http://library.ucf.edu/Systems/DigitalInitiatives/DigitalCollections/InternetDistributionConsentAgreementForm.pdf You may also contact the project coordinator, Kerri Bottorff, at kerri.bottorff@ucf.edu for more information.<br>Bachelors<br>Engineering and Computer Science<br>Electrical Engineering
5
Choudhury, Imran. "Design of Variable Attenuators Using Different Kinds of PIN-Diodes." Thesis, Linköpings universitet, Fysik och elektroteknik, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-98674.
Full textAbstract:
Variable attenuators are important circuits that can be employed in many radio frequency (RF) applications, e.g., in automatic gain control (AGC) amplifiers, broadband gain-control blocks at RF frequencies or as broadband vector modulators. For any applications, low insertion phase shift and low power consumption are of interest. A way to implement variable attenuators is using the RF PIN diode. The PIN diode is characterized by a low doped (I = intrinsic) semiconductor region between p- (P) and n-type (N) semiconductor regions. Besides the variable attenuators, the PIN-diode is used in other RF circuits, such as RF switches, limiters and phase shifters. This project presents the design of variable attenuators at 7.5 GHz and 500 MHz frequency bandwidth for ultra-wideband (UWB) applications using two different PIN diodes. The variable attenuators have a topology based on 90° hybrid couplers. The design is performed using Advance Design Systems (ADS) from Agilent Technologies Inc. After presenting the PIN diode and its equivalent circuit, the theory of the 90° passive directional branch line coupler and the operation principle of the variable attenuators are presented. As the selection of the appropriate PIN diode is a critical step in the design, special attention is dedicated to this aspect. It follows the design of the variable attenuators with extensive descriptions of the simulations in ADS. Firstly, both series and shunt attenuators are presented. However, as these circuits normally offer narrow band variable attenuation, the 900 directional branch line coupler is used in the attenuator for broader band operation. At the end, a double hybrid coupler is found to eliminate the ripple in the high attenuation state of the single hybrid coupled attenuator. So the final topology of the variable attenuator is a double hybrid coupler variable attenuator- Moreover, in this project, different PIN diodes are investigated for variable attenuator applications. Different manufacture companies are currently providing different kinds of PIN diodes in terms of parameters and packages. Every type of PIN diodes are providing different sort of advantages to the designers. That is why it has become more difficult for the RF designers to choose the right device for the specified application. Beside the design of the variable attenuator using PIN diodes, some considerations in form of a guide line to the designers while they are using the PIN diode for designing the variable attenuator. In this work, the used PIN diodes are a beam lead PIN diode and chip PIN diode. The beam lead PIN diode is used because it is manufactured for high frequency and it produces excellent electrical performance and isolation at high frequencies. On the other hand, the chip PIN diode eliminates the problem of package parasitics. However, printed circuit board (PCB) manufacturing limitations at the university laboratory incline the balance in the favor of the beam lead PIN diode, HPND- 4005 from Avagotech, instead of the also considered chip diode MA-COM MA4P202.
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Fisher, Craig A. "Development of 4H-SiC PiN diodes for high voltage applications." Thesis, University of Warwick, 2014. http://wrap.warwick.ac.uk/62126/.
Full textAbstract:
Despite the excellent electrical and thermal properties of 4H-silicon carbide (SiC), the fabrication of high-voltage SiC power devices is still proving problematic, being hindered by material defects resulting in low carrier lifetimes and forward voltage drift, and suboptimum ohmic contacts to p-type material. The PiN diode is one such device that suffers from the aforementioned problems, though at the same time is sought after for high voltage power electronics applications due to the prospect of greatly reduced power losses and increased power handling capability than the Si devices currently in use. As such, this thesis is focussed on the development of these devices, investigating various device structures to achieve high reverse blocking voltages as well as developing novel fabrication processes to improve the electrical performance of the devices. Electrical characterisation of ohmic contacts to p-type 4H-SiC showed that Ti/Al-based metal schemes offered the lowest specific contact resistivity of approximately 2.2 x 10-6 Ω-cm2, which was achieved after annealing at 1000°C for 2 minutes. Physical analysis showed that these annealing conditions were optimum for formation of the Ti3SiC2 alloy at the metal-semiconductor interface, the presence of which was found to correlate with lower specific contact resistivity values. Electrical characterisation of first generation PiN diodes designed for blocking 3.3 kV showed that the fabricated devices had a differential on-resistance (Ron,dif f) of 17 Ωm -cm2 at 100 A/cm2 and 25°C, and near-ideal (η = 1.3) characteristics in the diffusion current regime. Based on the measured reverse saturation currents, the carrier lifetime of the fabricated devices was estimated to be 480 ns. Reverse leakage currents were found to vary significantly across the devices, from 5 nA/cm2 up to 200 μA/cm2 at 100 V reverse bias and 25°C. Second generation 3.3 kV PiN diodes, which featured a B-implanted JTE structure, were found to block a maximum reverse voltage of 2.8 kV, which was around 85% of the target value. PiN diodes fabricated with a drift region designed for blocking 10 kV underwent thermal oxidation processes at temperatures ranging from 1400°C to 1600°C in order to increase the carrier lifetime. Devices having undergone no lifetime enhancement treatment were found to have a Ron,dif f of 11.6 mΩ-cm2 at 100 A/cm2 and 25°C, and an ideality factor η = 1.5 in the diffusion current regime. PiN diodes that had undergone thermal oxidation were found to have improved forward characteristics, with devices oxidised at 1500°C exhibiting a Ron,dif f of around 9 mΩ-cm2 at 100 A/cm2 and 25°C, an improvement of nearly 25%. A novel combined thermal oxidation and annealing process was developed and applied to second generation 10 kV PiN diodes; a mean Ron,dif f of 4.45 mΩ-cm2 was achieved, and a carrier lifetime of 1.21 μs was extracted from reverse recovery characteristics; these were both significant improvements on both the second generation control sample and the first generation thermally oxidised PiN diodes.
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Ducroquet, Frédérique. "Influence des niveaux profonds et des phénomènes de surface sur les caractéristiques électriques de photodiodes GaInAs." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0093.
Full textAbstract:
L'analyse du courant d'obscurité de photodiodes GaInAs de type PIN pour télécommunications otiques montre qu'il est souvent dominé par un courant de surface, générateur de bruit et cause d'instabilités temporelles, qu'il convient de réduire. Parvenir à une passivation efficace de la surface n'entraînant pas de dégradation notable des propriétés de la surface constitue donc l'un des aspects technologiques déterminants pour l'obtention de dispositifs performants. L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence des défauts de volume et ceux liés à la passivation sur les performances électriques de photodiodes planar passivées par nitrure de silicium déposé suivant plusieurs techniques (CVD, PECVD, UVCVD). Les méthodes expérimentales utilisées sont essentiellement des mesures de courant qui ont révélé la présence de phénomènes de dérive sous polarisation; les mécanismes physiques à l'origine du courant de surface sont analysées à partir des caractéristiques courant-tension en fonction de la température. Les défauts induits par le processus de passivation sont caractérisés par des mesures de spectroscopie de capacité et d'admittance. Une modélisation de la périphérie de la jonction permettant de rendre compte de l'ensemble des phénomènes observés est alors développée et confrontée au caractère spécifique de chaque technique de passivation.
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Mikul, Alex Olegovich. "SPDT switch, attenuator and 3-bit passive phase shifter based on a novel SiGe PIN diode." Pullman, Wash. : Washington State University, 2009. http://www.dissertations.wsu.edu/Thesis/Fall2009/a_mikul_111909.pdf.
Full textAbstract:
Thesis (M.S. in electrical engineering)--Washington State University, December 2009.<br>Title from PDF title page (viewed on Dec. 28, 2009). "School of Electrical Engineering and Computer Science." Includes bibliographical references (p. 49-51).
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Fung, Ka Man. "Injection characteristics of transport layers in PIN OLED." HKBU Institutional Repository, 2012. https://repository.hkbu.edu.hk/etd_ra/1448.
Full text
10
Vigano, Andre De Souza. "Simulation of an SP8T 18 GHz RF Switch Using SMT PIN Diodes." DigitalCommons@CalPoly, 2020. https://digitalcommons.calpoly.edu/theses/2259.
Full textAbstract:
Radio frequency (RF) and microwave switches are widely used in several different applications including radar, measurement systems, telecommunications, and other areas. An RF switch can control a radar’s transmit vs. receive mode, select the operating band, or direct an RF signal to different paths. In this study, a single pole eight throw (SP8T) switch using only Surface Mount (SMT) components is designed and simulated in Keysight’s Advanced Design System (ADS). Single pole eight throw is defined as one input and eight possible outputs. A star network configuration with series-shunt PIN diode switches is used to create the 8-way RF switch. There are other commercially available SP8T switches from MACOM, Skyworks, Analog Devices, and other vendors that operate around this bandwidth. However, this design uses SMT components and series-shunt diode configurations to create a device in the GHz range and power handling in the high 20 to 30 dBm range. This study modeled components in ADS, including the PIN diodes and the bias tees. The project also analyzed multiple layouts, finalizing the optimal design to meet specifications. The insertion loss, bandwidth, isolation, return loss, power handling, and switching speed are analyzed in the final design. Key specifications for this design are determined by comparing to other commercially available SP4T and SP8T switches from MACOM, Skyworks, Analog Devices, and other vendors, as well as developing an operational switch over the 2-18 GHz bandwidth. Additional specifications include limiting insertion loss to 2.0 dB maximum and maximizing isolation to 30 dB minimum. Switching speed and power handling specifications are also set to 20 ns and 23 dBm, respectively. Future projects will work on design fabrication and improvements to the manufactured switch.
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Cizel, Jean-Baptiste. "Développement d’un circuit de lecture pour un calorimètre électromagnétique ultra-granulaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX088/document.
Full textAbstract:
Le travail réalisé lors de cette thèse s’inscrit dans le projet de création d’un calorimètre électromagnétique pour le futur International Linear Collider (ILC) au sein de la collaboration CALICE. Le calorimètre est dit ultra-granulaire du fait du grand nombre de pixels de détection : environ 82 millions dans le calorimètre final complet. C’est ce nombre élevé de détecteurs à lire qui a conduit au développement de circuits intégrés dédiés à cette tâche, l’usage d’électronique classique n’étant pas possible dans ce cas du fait de contraintes dimensionnelles. Les travaux démarrent par l’étude de la puce SKIROC2, développée par le laboratoire Omega, qui est l’état de l’art de l’ASIC de lecture pour ce projet. Les performances sur carte de test et dans l’environnement du détecteur ont été mesurées, ce qui a permis de tirer certaines conclusions sur les forces et les faiblesses de SKIROC2. Après cette étude, le travail a été le développement d’un nouvel ASIC de lecture se basant sur SKIROC2. L’objectif étant de préserver les forces de SKIROC2 tout en tentant d’en corriger les faiblesses. Le nouvel ASIC a été conçu dans une technologie tout juste disponible au moment de la conception. Il a donc tout fallu redessiner en repartant de zéro. Il s’agit en cela de building blocks plus que d’un véritable ASIC de lecture. Trois structures de préamplificateurs de charge ont été testées, l’architecture générale et le fonctionnement d’un canal de lecture étant largement inspirés de SKIROC2<br>This work takes place in the design project of the electromagnetic calorimeter for the future International Linear Collider (ILC) within the CALICE collaboration. The final calorimeter will be made of 82 million of PIN diodes; this is where the term “high granularity” comes from. The need for a read-out ASIC is a consequence of this high number of detectors, knowing that the dimensions of the electromagnetic calorimeter are a big constraint: the standard electronics is not an option. This work starts from an existing ASIC called SKIROC2. This state-of-the-art read-out chip has been designed by the Omega laboratory, a member of the CALICE collaboration. The performances on testboard and in the detector environment have been measured. It allowed to conclude on the advantages and drawbacks of using SKIROC2 in the calorimeter. After that the focus has been made on the design of a new read-out chip based on SKIROC2. The main goal was to preserve the good performances of SKIROC2 while trying to correct the encountered issues. This new ASIC has been developped in a newly released technology available during the design phase. Therefore the design has been started from scratch. The final chip is composed of building blocks rather than a ready-to-use read-out chip. Three charge preamplifier designs have been tested, the general architecture of a read-out channel being largely inspired by SKIROC2
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Engelbrecht, Quintin. "Design and analysis of broadband microwave PIN diode switches." Thesis, Stellenbosch : Stellenbosch University, 2004. http://hdl.handle.net/10019.1/49905.
Full textAbstract:
Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2004.<br>ENGLISH ABSTRACT: The aim of this thesis is the analysis and design of a broadband PIN diode switch.
Pin diode switches are gaining popularity in RF and microwave applications today. This is due
to their excellent switching and power handling capabilities, reliability, low cost and small size.
An analysis and design procedure for broadband PIN diode switch design, using the series,
shunt and compound topologies respectively, is presented.
In order to do a proper switch design, accurate practical models for the components are
required. Parameter extraction therefore formed an important consideration for this study. A
parameter extraction procedure is presented, which enables the designer to very accurately
extract the required models for the components in the environment they operate in. The
designer can then do a proper design to ensure that the switch response when measured, closely
corresponds to that simulated.
A compound configuration switch was designed, built and measured to confirm the validity of
the design procedure. The results illustrate that if the extracted models of the components are
integrated into the design, the measured and simulated response compare remarkably well.<br>AFRIKAANSE OPSOMMING: Die doel van die tesis is die analise en ontwerp van 'n wyeband PIN diode skakelaar.
PIN diode skakelaars is besig om meer populariteit te verwerf in hedendaagse RF en mikrogolf
toepassings. Dit is as gevolg van die diode se goeie skakel- en drywing hantering vermoëns,
betroubaarheid, lae koste en klein fisiese dimensies. 'n Analise en ontwerpsprosedure vir wye
band PIN diode skakelaars in die serie, parallel en saamgestelde topologieë word getoon.
Om 'n deeglike skakelaar ontwerp te doen, word akkurate en praktiese modele van die
komponente benodig. Parameter ekstraksie was daarom 'n groot oorweging vir hierdie studie.
'n Metode om parameters te onttrek word getoon wat die ontwerper in staat stelom akkurate
modelle van komponente te onttrek, in die omgewing waarin hulle gebruik word. Die
ontwerper kan dan 'n deeglike ontwerp doen wat as dit gemeet word.. die gemete en
gesimuleerde resultate goed salooreenstem.
'n Saamgestelde topologie skakelaar is ontwerp, gebou en gemeet om die ontwerpsprosedure te
verifieer. Die resultate toon dat as die modelle wat onttrek is, gebruik word in die ontwerp, dan
stem die gemete en gesimuleerde resultate baie goed ooreen.
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Jones, Bernard L. "Radiation dose analysis of NPS flash X-ray facility using silicon PIN diode." Thesis, Monterey, Calif. : Springfield, Va. : Naval Postgraduate School ; Available from National Technical Information Service, 2003. http://library.nps.navy.mil/uhtbin/hyperion-image/03sep%5FJones%5FBernard.pdf.
Full textAbstract:
Thesis (M.S. in Electrical Engineering)--Naval Postgraduate School, September 2003.<br>Thesis advisor(s): Todd R. Weatherford, Andrew A. Parker. Includes bibliographical references (p. 39). Also available online.
14
Niwa, Hiroki. "Breakdown Characteristics in SiC and Improvement of PiN Diodes toward Ultrahigh-Voltage Applications." 京都大学 (Kyoto University), 2016. http://hdl.handle.net/2433/215548.
Full text
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Thomschke, Michael. "Inverted Organic Light Emitting Diodes." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-106255.
Full textAbstract:
This study focuses on the investigation of the key parameters that determine the optical and electrical characteristics of inverted top-emitting organic light emitting diodes (OLED). A co-deposition of small molecules in vacuum is used to establish electrically doped films that are applied in n-i-p layered devices. The knowledge about the functionality of each layer and parameter is important to develop efficient strategies to reach outstanding device performances.
In the first part, the thin film optics of top-emitting OLEDs are investigated, focusing on light extraction via cavity tuning, external outcoupling layers (capping layer), and the application of microlens films. Optical simulations are performed to determine the layer configuration with the maximum light extraction efficiency for monochrome phosphorescent devices. The peak efficiency is found at 35%, while varying the thickness of the charge transport layers, the
semitransparent anode, and the capping layer simultaneously. Measurements of the spatial light distribution validate, that the capping layer influences the spectral width and the resonance wavelength of the extracted cavity mode, especially for TM polarization. Further, laminated microlens films are applied to benefit from strong microcavity effects in stacked OLEDs by spatial mixing of external and to some extend internal light modes. These findings are used to demonstrate white top-emitting OLEDs on opaque substrates showing power conversion efficiencies up to 30 lm/W and a color rendering index of 93, respectively.
In the second part, the charge carrier management of n-i-p layered diodes is investigated as it strongly deviates from that of the p-i-n layered counterparts. The influence of the bottom cathode material and the electron transport layer is found to be negligible in terms of driving voltage, which means that the assumption of an ohmic bottom contact is valid. The hole transport and the charge carrier injection at the anode is much more sensitive to the evaporation sequence, especially when using hole transport materials with a glass transition
temperature below 100°C. As a consequence, thermal annealing of fabricated inverted OLEDs is found to drastically improve the device electronics, resulting in lower driving voltages and an increased internal efficiency. The annealing effect on charge transport comes from a reduced charge accumulation due to an altered film morphology of the transport layers, which is proven for electrons and for holes independently. The thermal treatment can further lead to a device degradation. Finally, the thickness and the material of the blocking layers which usually control the charge confinement inside the OLED are found to influence the recombination much more effectively in inverted OLEDs compared to non-inverted ones.
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Fink, Douglas Rudolph. "Capacitance-Based Characterization of PIN Devices." The Ohio State University, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1587463438933021.
Full text
17
Sickel, Thomas. "Tunable evanescent mode X-band waveguide switch." Thesis, Stellenbosch : University of Stellenbosch, 2005. http://hdl.handle.net/10019.1/1463.
Full textAbstract:
Thesis (PhD (Electric and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2005.<br>A tunable X-band PIN diode switch, implemented in evanescent mode waveguide, is
presented. To allow in-situ tuning of resonances after construction, a novel PIN diode
mounting structure is proposed and verified, offering substantial advantages in assembly
costs.
Accurate and time-effective modelling of filter and limiter states of the proposed switch is
possible, using an evanescent mode PIN diode and mount model. The model is developed
by optimizing an AWR Microwave Office model of a first order switch prototype with
embedded PIN diode, to simultaneously fit filter and limiter measurements of four first
order prototypes. The model is then used in the design of a third order switch prototype,
achieving isolation of 62 dB over a 8.5 to 10.5 GHz bandwidth in the limiting state, as
well as reflection of 15.73 dB and insertion loss of 1.23±0.155 dB in the filtering state
over the same bandwidth.
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Salemi, Arash. "Silicon Carbide Technology for High- and Ultra-High-Voltage Bipolar Junction Transistors and PiN Diodes." Doctoral thesis, KTH, Integrerade komponenter och kretsar, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-197913.
Full textAbstract:
Silicon carbide (SiC) is an attractive material for high-voltage and high-temperature electronic applications owing to the wide bandgap, high critical electric field, and high thermal conductivity. High- and ultra-high-voltage silicon carbide bipolar devices, such as bipolar junction transistors (BJTs) and PiN diodes, have the advantage of a low ON-resistance due to conductivity modulation compared to unipolar devices. However, in order to be fully competitive with unipolar devices, it is important to further improve the off-state and on-state characteristics, such as breakdown voltage, leakage current, common-emitter current gain, switching, current density, and ON-resistance. In order to achieve a high breakdown voltage with a low leakage current, an efficient and easy to fabricate junction edge protection or termination is needed. Among different proposed junction edge protections, a mesa design integrated with junction termination extensions (JTEs) is a powerful approach. In this work, implantation-free 4H-SiC BJTs in two classes of voltage, i.e., 6 kV-class and 15 kV-class with an efficient and optimized implantation-free junction termination (O-JTE) and multiple-shallow-trench junction termination extension (ST-JTE) are designed, fabricated and characterized. These terminations result in high termination efficiency of 92% and 93%, respectively. The 6 kV-class BJTs shows a maximum current gain of β = 44. A comprehensive study on the geometrical design is done in order to improve the on-state performances. For the first time, new cell geometries (square and hexagon) are presented for the SiC BJTs. The results show a significant improvement of the on-state characteristics because of a better utilization of the base area. At a given current gain, new cell geometries show a 42% higher current density and 21% lower ON-resistance. The results of this study, including an optimized fabrication process, are utilized in the 15 kV-class BJTs where a record high current gain of β = 139 is achieved. Ultra-high-voltage PiN diodes in two classes of voltage, i.e., 10+ kV using on-axis 4H-SiC and 15 kV-class off-axis 4H-SiC, are presented. O-JTE is utilized for 15 kV-class PiN diodes, while three steps ion-implantation are used to form the JTE in 10+ kV PiN diodes. Carbon implantation followed by high-temperature annealing is also performed for the 10+ kV PiN diodes in order to enhance the lifetime. Both type diodes depict conductivity modulation in the drift layer. No bipolar degradation is observed in 10+ kV PiN diodes.<br><p>QC 20161209</p>
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Scarpin, Jorge Alberto. "Detector de raios X baseado no diodo pin." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2693.
Full textAbstract:
A radiação ionizante possibilitou à medicina a utilização do diagnóstico por imagem, cuja finalidade é obter uma avaliação médica dos tecidos e funções orgânicas do corpo humano. O seu uso, entretanto, trouxe alguns inconvenientes, como o excesso de radiação a que uma pessoa pode ficar exposta, podendo trazer graves consequências a sua saúde. Normas internacionais orientam quanto ao uso de equipamentos que se utilizam de radiação, quanto às doses sobre os pacientes e trabalhadores ocupacionais, bem como fornecem recomendações quanto à utilização dos equipamentos que produzem os raios X. Nos últimos anos, foram implementados programas para a garantia da qualidade para as empresas prestadoras de serviços radiológicos e para os equipamentos utilizados, trazendo assim, o maior benefício possível para aqueles que se utilizam da radiação ionizante. A proposta deste trabalho é promover uma análise sobre a utilização de um circuito simples e barato, capaz de detectar os raios X emitidos por um aparelho de radiodiagnóstico médico. O circuito elétrico utilizado contém um sistema de detecção de raios X utilizando como transdutor um diodo PIN. Através de quatro aparelhos de raios X fixos e um móvel, foram realizadas várias exposições com valores de tensão em kV, corrente em mA e tempo em s, que mostraram que o sensor foi capaz de detectar esta radiação para os diferentes valores ajustados no aparelho. O circuito foi desenvolvido baseado num sensor do tipo diodo PIN, elemento de reduzida dimensão, que pode ser operado à temperatura ambiente, e é capaz de indicar, através do sensor, a interação da junção com fótons de raios X possibilitando a detecção da energia destes fótons emitidos e teste de vazamento de radiação e acessórios radiológicos.<br>Ionizing radiation allowed the medical use of diagnostic imaging, whose purpose is to obtain a medical evaluation of tissues and physiological functions of the human body. Its use, however, brought some problems, such as excessive radiation that a person can be exposed. International standards guide on the use of equipment that use radiation, as the doses on patients and occupational workers, and provide recommendations on the use of equipment that produce the X-rays. In recent years, programs have been implemented to guarantee the quality, thus bringing the greatest benefit to those who use ionizing radiation. The purpose of this work is to promote an analysis of the use of a simple circuit capable of detecting the Xrays emitted by a medical diagnostic radiology apparatus. The electrical circuit used contains an X-ray detection system using as transducer a PIN diode. The circuit is simple and inexpensive. Through a fixed X-ray apparatus, multiple exposures were performed with voltage values in kV, current mA and time s that showed the sensor could detect the presence of this radiation for different values set in the apparatus. The circuit was developed based on a diode type PIN sensor, small size element that can be operated at room temperature, and is able to indicate, via the sensor, the interaction of the junction with X-ray photons enabling the detection of the energy of these emitted photons and test the undesirable radiation emitted and radiological accessories.
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Camara, Nicolas. "Conception, réalisation et caractérisation de diodes pin en carbure de silicium (SiC) pour applications micro-ondes de puissance." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0002.
Full textAbstract:
Une large bande interdite (3eV), un fort champ de claquage (3MV /cm), une excellente conductivité thermique (3 à 5 fois supérieure à celle du Silicium) constituent des atouts majeurs qui font du SiC un excellent candidat pour des applications haute température, forte puissance et hyperfréquences. Concernant les applications combinées puissance/hyperfréquences, les diodes pin SiC permettent d'envisager des interrupteurs micro-ondes avec des puissances de charge de l'ordre de 2KW. Le développement de ces composants, qui doivent supporter des tensions très élevées (1000 V), nécessite un effort important dans la réalisation des étapes technologiques et en particulier dans l'élaboration et la gravure des couches épitaxiées, mais également dans l'optimisation des contacts ohmiques et des couches de passivation. L'objectif de cette thèse a donc été la fabrication et la caractérisation de ces diodes pin SiC supportant jusqu'à 1000 V et fonctionnant comme interrupteur dans des gammes de fréquence allant jusque 10GHz. Les commutateurs hautes puissances fabriqués à partir des diodes pin SiC que nous avons réalisées, permettent, pour des signaux de 10GHz, des pertes d'insertion de moins de 1dB et une isolation de l'ordre de 25dB. Des puissances d'entrée du commutateur de puissance de l'ordre de 2kW peuvent être dissipées. Les diodes pin SiC que nous avons fabriquées sont performantes jusqu'à des températures de l'ordre de 600°C et commutent bien plus vite que les diodes pin silicium équivalentes. Il est montré dans cette thèse, pour la première fois de façon expérimentale, l'avantage des diodes pin SiC par rapport aux diodes pin Silicium commerciales en terme de commutation des signaux micro-ondes. Ces nouvelles diodes pin SiC permettent d'envisager de nouvelles générations de déphaseurs, de limiteurs, commutateurs et autres briques de base du monde des micro-ondes<br>P-i-n diodes are widely used UHF discrete semiconductor diode components. UHF power switching devices based on p-i-n diodes are basic components of complex commutation systems, discrete phase shifters, pulse modulators and active protectors. The capability of handling high power loads and of switching high voltage signais is the most important characteristic of switching devices for a number of applications, for example, in active protectors of complex transceiver systems, UHF ovens with rotating field and microwave sources of electrons. Currently, tube devices or multi-diode switches are used to handle these large power loads since silicon p-i-n diodes can only switch microwave power up to few kW (pulsed). A wide bandgap (3e V), a high critical field (3MV / cm), as good thermal conductivity (3 to 5 times higher than Silicium) allow to think SiC as the best potential candidate for high temperature, high power and high frequency applications. 4H-SiC p-i-n diodes were designed, fabricated and characterized for use in microwave applications. The diodes with mesa structure diameters between 80 and 150 flm, exhibited a blocking voltage of 1100 V, a 100 mA differential resistance of 1-2 Q, a capacitance below 0. 5 pF at a punch through voltage of about 100 V and a carrier effective lifetime between 15-27 ns. X-band microwave switches based on 4H-SiC p-i-n diodes are demonstrated for the first time. The switches exhibited insertion loss as low as 0. 7 dB, isolation up to 25 dB and were able to han die microwave power up to 2 kW at 10GHz
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Risaletto, Damien. "Caractérisation électrique en commutation de diodes haute tension en carbure de silicium." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0026/these.pdf.
Full textAbstract:
Les systèmes intégrés de puissance sont de plus en plus utilisés. Cette technologie rend coûteux le prototypage itératif, c'est pourquoi il est nécessaire de recourir à la simulation des convertisseurs. Pour cela il est nécessaire de modéliser les composants du système. Dans le cadre du GdR "Intégration des systèmes de Puissance à 3 Dimensions", le laboratoire AMPERE a réalisé des diodes PIN en SiC de calibre 4,8kV. La caractérisation statique et en commutation de ces diodes permet de connaître leurs performances et extraire les paramètres technologiques utilisés dans leur modèle : WB, ND, τ et A. La caractérisation électrique utilise des circuits de commutation adaptés aux performances exceptionnelles des diodes SiC (haute tension, rapide). Le dimensionnement et la modélisation des cicruits, ainsi que l'extraction des paramètres sont développés dans la thèse. La validation des paramètres est effectuée dans un circuit original, un circuit de commutation résistive, spécialement développé pour ce type de diodes. Les mesures et les simulations sont suffisamment proches pour valider la procédure de caractérisation et le modèle de la diode. Avec l'obtention du modèle de la diode SiC, il devient possible de simuler son fonctionnement dans un convertisseur<br>The integrated power systems are more and more used. These technology prototypes are very expensive; this is why converter simulation is necessary. So it’s necessary to model all the components of the system. For the research group “ISP3D”, the laboratory AMPERE has realized 4,8 kV silicon carbide diodes. The static and switching characterization of these diodes provide their performances and enable to extract the technological parameters used by their model : WB, ND, τ and A. The SiC diodes are characterized using a new switching circuit specifically designed for the exceptional performances of these devices. The design and modeling of the circuits, thus the extraction parameters are presented in the thesis. The parameters validation is realized in a resistive switching circuit, specifically developed for this type of diodes in this thesis. The experiments and simulations are in a sufficiently good agreement to validate the characterization process and the diode model. Once the SiC diode model obtained, it becomes possible to simulate the operation of a converter including SiC devices
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Risaletto, Damien Morel Hervé Raynaud Christophe. "Caractérisation électrique en commutation de diodes haute tension en carbure de silicium." Villeurbanne : Doc'INSA, 2008. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=risaletto.
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Ghedira, Sami. "Contribution à l'estimation des paramètres technologiques de la diode PIN de puissance à partir de mesures en commutations." Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0029.
Full textAbstract:
La simulation de la diode de puissance peut se faire, soit avec un simulateur de type éléments finis (MEDICI), basé sur les équations des semi-conducteurs, soit à partir de modèles analytiques publies dans la littérature scientifique. Dans les deux cas, les principaux paramètres technologiques sont nécessaires : le do page ND de la zone centrale, la surface effective A de la diode, la largeur W de la zone centrale et la durée de vie ambipolaire τ. Notre travail a consisté à développer une méthode d'estimation de ces paramètres technologiques à partir de l'expérience. Des travaux antérieurs avaient montrés que cela était possible à partir de techniques d'optimisation assez lourdes. Notre contribution a montré que l'on pouvait estimer les paramètres de dopage ND, W et A à partir de l'analyse des signaux transitoires relatifs à deux ou trois commutation inverse depuis l'état de repos. Ensuite l'analyse de la chute de tension aux bornes d'une diode initialement polarisée en direct et dont le courant est brutalement supprimé (Open Circuit Voltage Decay), permet l'estimation de la durée de vie ambipolaire. Enfin il est monté que les paramètres obtenus fournissent des simulations en bon accord avec l'expérience dans le cas de recouvrement inverse. La méthode adoptée pour l'estimation des paramètres technologiques a été l'utilisation de méthode d'optimisation pour minimiser l'écart entre l'expérience et des modèles analytiques simplifiés. Le développement et la validation de ces modèles analytiques a été réalisé avec le simulateur MEDICI<br>The simulation of power diodes can be do ne by finite element simulation (MEDICI. . . ) based on physical semiconductor equations, or by analytical models developed in the literature. In both cases, the main technological parameters are necessary (doping of central region ND , effective area A, central region length W and ambipolar life time τ ). Our task consists on developing an estimation method of technological parameters from experiments. This can replace a method developed in our laboratory based on heavy optimizations. We have shown that the estimation of parameters ND, W. A is possible by analyzing transient reverse recovery since from rest state. Then the ambipolar life time may be estimated by analyzing the response of the forward voltage bias decay (OCVD) du ring the opening of the circuit. Finally, it is shown that the estimated parameters give simulation responses which are in good agreement with experimental results concerning reverse recovery state. The method used to estimate the technological parameters consists of minimizing the error between experimental and simplified analytical model responses. The development and the validation of our analytical nodes are done with MEDICI simulator
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Tabor, Steven Alan. "Spectral and Spatial Quantum Efficiency of AlGaAs/GaAs and InGaAs/InP PIN Photodiodes." PDXScholar, 1991. https://pdxscholar.library.pdx.edu/open_access_etds/4760.
Full textAbstract:
This thesis reports a novel system capable of testing both the spectral responsivity and the spatial quantum efficiency uniformity of heterostructure photodiodes using optical fiber coupled radiation. Testing was performed to confirm device specifications. This study undertakes to quantify the spectral bandwidth of an AlGaAs I GaAs double heterostructure photodiode and two InGaAs I InP double heterostructure PIN photodiodes at D.C., through the use of spatial scanning. The spatial scanning was done using lasers at 670 nm, 780 nm, 848 nm, 1300 nm, and 1550 nm, coupled through singlemode optical fiber. The AlGaAs I GaAs material system covers the 600 - 870 nm wavelength region of research interest in the visible spectrum. The InGaAs I InP material system covers the 800 - 1650 nm region which contains the fiberoptic communications spectrum. The spatial measurement system incorporates a nearly diffraction limited spot of light that is scanned across the surf ace of nominally circular photodiodes using a piezoelectric driven stage. The devices tested range in size from 17 to 52 μin diameter. The smallest device scanned has a diameter approximately four times the diffraction limit of the radiation used for spatial scanning. This is the smallest diode yet reported as being spatially mapped. This is the first simultaneously reported spectral and spatial scans of the same heterostructure PIN photodiodes in the InGaAs I InP and AlGaAs I GaAs systems. The testing arrangement allows both spectral and spatial scans to be taken on the same stage. The diodes tested were taken from intermediate runs during their process development. All testing was performed at room temperature. This study describes the mechanical assembly, calibration and testing of a spatial quantum efficiency uniformity measurement system. The spectral quantum efficiency was measured with low power, incoherent broadband radiation coupled through multimode fiber from a tunable wavelength source to the device under test. The magnitude was corrected to the measured peak external quantum efficiency (Q.E.), determined during spatial scanning at a mid-spectral bandwidth wavelength using continuous wave (CW) higher power lasers. A procedure to improve the accuracy of the correction is recommended. This process has been automated through the use of National Instruments LabVIEW II software. The results from this procedure are plotted to show 2.5 D (pseudo 3D) and 2 D contour spatial quantum efficiency maps. These results give a quantified map of the relative homogeneity of the response. The non-homogeneity of the spatial scans on the smallest devices has not previously been reported. The Q.E. measurements made agree well with previously published results for similar device structures. The AlGaAs I GaAs device achieved a peak external Q.E. of 58.7% at 849 nm with -lOV bias. An InGaAs I InP device achieved 63.5% at 1300 nm with the same bias. The Q.E. results obtained are compared to theoretical calculations. The calculations were performed using the best optical constant data available in the literature at this time. The measured peak Q.E. was found to agree with the theoretical calculations to within 16% at longer wavelengths for both devices tested.
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Mi, Wei. "Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d'un composant de puissance." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0041/these.pdf.
Full textAbstract:
L'étude porte sur l'analyse détaillée des comportements des composants de puissance, incluant la diode PiN, le transistor MOSFET et l'IGBT, dans une cellule de commutation avec une source de courant et une source de tension. Cela nous permet d'obtenir les grandeurs typiques représentant les courbes électriques pendant les commutations de ces composants. Pour faciliter la caractérisation, nous avons automatisé l'acquisition des grandeurs électriques en commutation, basé sur le bus GPIB. Le langage JAVA de part son adaptabilité à s'exécuter sous le système Unix et Windows 98 a été adopté. Une procédure d'identification automatique basée sur les méthodes d'optimisation est développée. Nous avons pu ainsi confronter les résultats expérimentaux avec les résultats déterminés par le simulateur de circuits PACTE. L'autre partie du travail a consisté à développer une nouvelle procédure de validation du couple modèle-paramètres. Il s'agit de fournir une carte du domaine de validité pour vérifier un bon accord entre l'expérience et la simulation dans un très grand nombre de conditions du fonctionnement de composant de puissance. Cette méthode est inédite et changera le processus de développement d'un modèle de composants de puissance. En appliquant cette procédure à la diode PiN, nous avons montré les avantages et les inconvénients entre le simulateur DESSIS utilisant la méthode des éléments finis et PACTE. Les résultats montrent que cette méthode de validation est aussi adapte aux pour les composants comme le MOSFET de puissance et l'IGBT<br>Firstly, this study investigates in detail the behavior of power electronic components, such as power diodes, power MOSFETs and IGBTs, during transient in a switching cell including a voltage source and a current source. The typical variables representing the electrical waveforms during the commutation are obtained. To easily characterize the devices, a measurement workbench has been designed, based on the bus GPIB. The workbench can automatically extract the values of these designed, based on the bus GPIB. The workbench can automatically extract the values of these typical variables, and the object-oriented language JAVA is adopted because of its portability for Unix and Windows systems. An identification procedure based on optimization methods has been developed. The comparison between experimental and the simulation results are carried out by the circuit simulator PACTE. The other party of the study is to achieve a new procedure for validating the couple of model-parameters. The map of validity domain enable to verify the agreement experimental and the simulation results for a large domain of conditions. The validation method is original and will change the developing process for the power semiconductor device models. Applying this validation method for the power diode, we have shown the advantages and the drawbacks by comparing the results between the simulation of DESSIS which adopts the finite element method and the results of PACTE. It has been shown that this method is also convenient for the power MOSFET and the IGBT
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Mi, Wei Morel Hervé. "Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d'un composant de puissance." Villeurbanne : Doc'INSA, 2004. http://csidoc.insa-lyon.fr/these/2002/mi/index.html.
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Nguyen, Thi Hao Nhi. "Broadband mid-infrared integrated electro-optical modulators and photodetectors in SiGe photonic circuits." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST108.
Full textAbstract:
La spectroscopie dans la plage de longueurs d'onde du moyen infrarouge (2-20 µm) est une technique cruciale pour détecter et identifier des substances chimiques et biologiques. Dans ce contexte, les circuits photoniques intégrés à base de silicium (Si) opérant dans cette plage spectrale sont hautement attractifs pour développer des systèmes de spectroscopie moyen infrarouge compacts, qui pourront avoir des applications dans la surveillance environnementale, le diagnostic médical et les communications spatiales. L'intégration de composants photoniques actifs, tels que des modulateurs électro-optiques et des photodétecteurs, est essentielle pour ces systèmes de détection.La première partie de cette thèse explore le développement et la caractérisation des modulateurs électro-optiques moyen infrarouge en utilisant des circuits photoniques SiGe, en mettant l'accent sur les configurations à diodes Schottky et PIN. L'objectif principal était d'exploiter l'effet de dispersion du plasma de porteurs libres pour une modulation optique large bande sur toute la plage spectrale du moyen infrarouge.Tout d'abord, j'ai développé un modèle de simulation prenant en compte à la fois les propriétés optiques et électriques du dispositif pour optimiser l'efficacité de modulation et la conception des électrodes pour la transmission de signaux RF à grande vitesse. Le dispositif a ensuite été fabriqué dans la centrale de technologie du C2N, en utilisant des croissances épitaxiales SiGe du laboratoire L-Ness. Au final, j'ai réussi à démontrer une modulation optique sur une large bande spectrale, allant de 5 µm à 9 µm de longueur d'onde, avec un taux d'extinction de plus de 1 dB à une longueur d'onde de 9 µm et un fonctionnement à haute vitesse jusqu'à 1.5 GHz.De plus, ce travail présente une démonstration expérimentale du premier modulateur SiGe intégré à un guide d'ondes utilisant une diode PIN fonctionnant de 5 à 10 µm de longueur d'onde. À 10 µm, un taux d'extinction de 10 dB est obtenu en injection, alors qu'il atteint 3.2 dB en régime de déplétion. Un fonctionnement à haute vitesse est également obtenu, jusqu'à 1.5 GHz.De manière intéressante, j'ai également mis en évidence, à température ambiante, la présence d'un photocourant généré dans les diodes Schottky et PIN intégrées dans des guides d'ondes SiGe. La photodétection dans le dispositif Schottky est mise en évidence sur une large plage spectrale de 5 à 8 µm, avec une responsivité pouvant atteindre 0,1 mA/W. Par ailleurs, l'utilisation d'impulsions laser entre 50 et 200 ns a indiqué un fonctionnement à une fréquence RF supérieure à 20 MHz. D'autre part, la photodétection dans le dispositif PIN a été caractérisée de 5.2 µm à 10 µm de longueur d'onde, montrant une responsivité interne d'environ 1.6 mA/W et une bande passante électro-optique à 3 dB de 3.2 MHz. Diverses stratégies sont proposées et étudiées pour comprendre l'origine du photocourant. Il est suggéré que l'absorption sub-bande interdite médiée par les dislocations pourrait être responsable de cette photo-réponse dans les photodétecteurs SiGe. Les performances obtenues indiquent que ces dispositifs sont déjà adaptés pour le contrôle du couplage optique sur circuit photonique.En conclusion, ces résultats représentent une avancée significative dans les photodétecteurs intégrés et les modulateurs électro-optiques pour la spectroscopie du moyen infrarouge, ouvrant la voie vers des systèmes spectroscopiques avancés, compacts et entièrement intégrés fonctionnant dans les régions de l'infrarouge lointain<br>Spectroscopy in the mid-infrared wavelength range (2-20 µm) is a crucial technique for detecting and identifying chemical and biological substances. In this context, silicon (Si)-based integrated photonic circuits operating in this spectral range are highly attractive for developing on-chip mid-infrared spectroscopy systems, which have applications in environmental monitoring, medical diagnosis, and free-space communications. Integrating active photonic components, such as electro-optical modulators and photodetectors, is essential for these sensing systems. The first part of this thesis explores the development and characterization of mid-IR electro-optical modulators using SiGe photonic circuits, with a focus on Schottky and PIN diode configurations. The primary goal was to leverage the free-carrier plasma dispersion effect for broadband optical modulation across the mid-infrared spectral range. First, I developed a simulation model considering both optical and electrical properties of the device to optimize modulation efficiency and the design of traveling electrodes for driving RF signals at high speeds. The device was then fabricated at C2N cleanroom facilities, employing SiGe epitaxial growths from L-Ness lab. In the end, I have successfully demonstrated broadband optical modulation from 5 µm to 9 µm wavelengths, with the highest extinction ratio of over 1 dB at 9 µm wavelength and high-speed operation up to 1.5 GHz. In addition, this work presents an experimental demonstration of the first waveguide-integrated SiGe modulator using a PIN diode operating across a wide spectral range of the mid-infrared region (5-10 µm). At a wavelength of 10 µm, an extinction ratio of up to 10 dB is achieved in injection mode, and 3.2 dB in depletion mode. High-speed operation is also obtained, reaching up to 1.5 GHz. Interestingly, I have shown that the Schottky and PIN diodes embedded in SiGe waveguides also act as photodetectors at room temperature. Photodetection in the Schottky device is achieved over a wide spectral range from 5 to 8 µm, with responsivity up to 0.1 mA/W. Photodetection in pulse regime with laser pulse widths between 50 and 200 ns indicates operation beyond 20 MHz. On the other hand, photodetection in the PIN device has been characterized from 5.2 µm to 10 µm wavelengths, showing an internal responsivity around 1.6 mA/W and a 3 dB electro-optical bandwidth of 32 MHz. Various strategies are proposed and investigated to understand the origin of the photocurrent. It is suggested that sub-bandgap absorption mediated by dislocations could be responsible for this photoresponse in SiGe photodetectors. The achieved performances indicate that these devices are already suitable for on-chip signal monitoring. In conclusion, these results represent a significant advancement in integrated photodetectors and electro-optical modulators for mid-infrared spectroscopy, paving the way toward advanced, compact, and fully integrated spectroscopic systems operating in the long-wave infrared regions
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Renard, Angélique. "Optimisation des étapes de croissance épitaxiale pour la réalisation de systèmes intégrés sur silicium." Caen, 2006. http://www.theses.fr/2006CAEN2015.
Full textAbstract:
La production de système en boîtier SiP, concept permettant d’intégrer des composants passifs et actifs pour former un système complet, a nécessité une approche de fabrication nouvelle basée sur des technologies traditionnelles destinée à synthétiser des couches épitaxiales de fortes épaisseurs sur substrat silicium fortement dopé. L’ensemble du manuscrit est consacré à l’optimisation des étapes de croissance de ces couches et laisse une large place à l’identification et la maîtrise de défauts générés pendant la croissance. Ainsi, les facteurs prépondérants de la croissance épitaxiale (comportement du flux gazeux, régimes de croissance liés aux paramètres physiques) ont été identifiés et contrôlés. La croissance sur surface dopée, ayant subi une implantation massive, s’accompagne d’une densité élevée de défauts d’empilement, linéaires ou de type pyramide. Les conditions de croissance limitant leur densité ont été établies. Restaient les difficultés liées à l’épitaxie de fortes épaisseurs par les défauts qu’elle engendre sur les motifs d’alignement, éléments essentiels à la bonne suite du procédé. L’étude nanostructurale de ces motifs a montré comment l’apparition de facettes parallèles à des plans cristallographiques remarquables accentuait le caractère anisotrope de la croissance et conduisait à un aplanissement et des déformations amplifiées par les conditions thermiques de croissance. La maîtrise de la croissance de ces couches épitaxiées de fortes épaisseurs s’est concrétisée par la réalisation de diodes PIN avec des caractéristiques comparables aux diodes discrètes, dont nous présentons les caractérisations électriques et les bonnes performances R. F<br>The production of System in Package, that is integration of passive and active components to form a complete system, required a novel type of conception based on traditional technologies, the goal being to synthesize thick epitaxial layers on highly doped silicon substrates. This manuscript essentially devotes itself to optimisation of different synthesis steps, including characterization and mastery of generated defects during epitaxial growth. Main factors, that are gaseous flow, physical parameters dependant growth regimes, were identified and monitored. Massive implantation prior to epitaxial growth on highly doped substrate leads to a high density of stacking faults, linear or pyramid-type defects. Growth conditions insuring the least density were established. The other main overcome difficulty was the growth of high thickness layers without any deformation of alignment marks, which are essential to good process routing. Alignment marks nanostructural study showed that crystallographically high symmetric faceting during marks etching, would emphasized the anisotropy of epitaxial growth leading to levelling and deformations, both being amplified by thermal conditions. As a concrete result of this work, PIN diodes could be realized, which show as good electrical characteristics as discrete diodes and good R. F. Performances
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Čeponis, Tomas. "Radiacinės Si prietaisų parametrų optimizavimo ir radiacinių defektų kontrolės technologijos." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2012. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2012~D_20121001_093138-74555.
Full textAbstract:
Aukštųjų energijų fizikos eksperimentuose plačiai taikomi puslaidininkiniai pin struktūros dalelių detektoriai jonizuojančiosioms dalelėms registruoti. Radiacinė spinduliuotė sukuria defektus medžiagoje ir neigiamai įtakoja detektorių parametrus, todėl būtina charakterizuoti apšvitintus detektorius ieškant būdų, kaip juos patobulinti. Apšvitintų detektorių charakterizavimui taikomi volt-amperinių, volt-faradinių būdingųjų dydžių matavimai ir analizė, giliųjų lygmenų talpinė bei šiluma skatinamų srovių spektroskopija. Tačiau stipriai apšvitintuose detektoriuose, kai defektų koncentracija viršija legirantų koncentraciją bei išauga nuotėkio srovė, šie metodai negali būti taikomi siekiant korektiškai įvertinti radiacinių defektų parametrus. Šiame darbe buvo sukurti modeliai, apibūdinantys slinkties sroves, tekančias detektoriuje dėl elektrinio lauko persiskirstymo keičiantis išorinei įtampai arba elektriniame lauke judant injektuotam krūviui. Šie modeliai buvo pritaikyti naujų metodikų sukūrimui, kurios įgalina įvertinti krūvio pernašos, pagavimo, rekombinacijos/generacijos parametrus stipriai apšvitintuose detektoriuose po apšvitos. Sukurti metodai buvo pritaikyti defektų spektroskopijai ir skersinei žvalgai sluoksninėse struktūrose bei defektų evoliucijos tyrimams apšvitos metu. Disertacijoje pateikti ir aptarti apšvitintų detektorių ir apšvitos metu pasireiškiančios parametrų kaitos rezultatai.
Elektronikos grandynuose plačiai naudojami galios pin struktūros diodai, kurie... [toliau žr. visą tekstą]<br>In high energy physics experiments the semiconductor particle detectors of pin structure are commonly employed for tracking of the ionising particles. However, ionising radiation creates defects and consequently affects the parameters of particle detectors. Therefore, it is necessary to characterize irradiated detectors and search for the new approaches on how to suppress or control the degradation process. Measurements of current-voltage, capacitance-voltage characteristics as well as deep level transient spectroscopy, thermally stimulated currents spectroscopy are employed for the characterization of irradiated particle detectors. At high irradiation fluences when defects concentration exceeds that of dopants, a generation current increases and, thus, the above mentioned techniques can not be applied for the correct evaluation of defect parameters. In this work, models describing displacement currents in detectors due to redistribution of electric field determined by variations of external voltage or a moving charge in electric field are discussed. These models were applied for creation of the advanced techniques which allow evaluating of charge transport, trapping and recombination/generation parameters in heavily irradiated detectors after irradiation. These techniques were applied for the spectroscopy of deep levels associated with defects, for cross-sectional scans within layered junction structures as well as for examination of defects evolution during irradiation. In... [to full text]
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Čeponis, Tomas. "Radiation technologies for optimization of Si device parameters and techniques for control of radiation defects." Doctoral thesis, Lithuanian Academic Libraries Network (LABT), 2012. http://vddb.laba.lt/obj/LT-eLABa-0001:E.02~2012~D_20121001_093158-64168.
Full textAbstract:
In high energy physics experiments the semiconductor particle detectors of pin structure are commonly employed for tracking of the ionising particles. However, ionising radiation creates defects and consequently affects the parameters of particle detectors. Therefore, it is necessary to characterize irradiated detectors and search for the new approaches on how to suppress or control the degradation process. Measurements of current-voltage, capacitance-voltage characteristics as well as deep level transient spectroscopy, thermally stimulated currents spectroscopy are employed for the characterization of irradiated particle detectors. At high irradiation fluences when defects concentration exceeds that of dopants, a generation current increases and, thus, the above mentioned techniques can not be applied for the correct evaluation of defect parameters. In this work, models describing displacement currents in detectors due to redistribution of electric field determined by variations of external voltage or a moving charge in electric field are discussed. These models were applied for creation of the advanced techniques which allow evaluating of charge transport, trapping and recombination/generation parameters in heavily irradiated detectors after irradiation. These techniques were applied for the spectroscopy of deep levels associated with defects, for cross-sectional scans within layered junction structures as well as for examination of defects evolution during irradiation. In... [to full text]<br>Aukštųjų energijų fizikos eksperimentuose plačiai taikomi puslaidininkiniai pin struktūros dalelių detektoriai jonizuojančiosioms dalelėms registruoti. Radiacinė spinduliuotė sukuria defektus medžiagoje ir neigiamai įtakoja detektorių parametrus, todėl būtina charakterizuoti apšvitintus detektorius ieškant būdų, kaip juos patobulinti. Apšvitintų detektorių charakterizavimui taikomi volt-amperinių, volt-faradinių būdingųjų dydžių matavimai ir analizė, giliųjų lygmenų talpinė bei šiluma skatinamų srovių spektroskopija. Tačiau stipriai apšvitintuose detektoriuose, kai defektų koncentracija viršija legirantų koncentraciją bei išauga nuotėkio srovė, šie metodai negali būti taikomi siekiant korektiškai įvertinti radiacinių defektų parametrus. Šiame darbe buvo sukurti modeliai, apibūdinantys slinkties sroves, tekančias detektoriuje dėl elektrinio lauko persiskirstymo keičiantis išorinei įtampai arba elektriniame lauke judant injektuotam krūviui. Šie modeliai buvo pritaikyti naujų metodikų sukūrimui, kurios įgalina įvertinti krūvio pernašos, pagavimo, rekombinacijos/generacijos parametrus stipriai apšvitintuose detektoriuose po apšvitos. Sukurti metodai buvo pritaikyti defektų spektroskopijai ir skersinei žvalgai sluoksninėse struktūrose bei defektų evoliucijos tyrimams apšvitos metu. Disertacijoje pateikti ir aptarti apšvitintų detektorių ir apšvitos metu pasireiškiančios parametrų kaitos rezultatai.
Elektronikos grandynuose plačiai naudojami galios pin struktūros diodai, kurie... [toliau žr. visą tekstą]
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Ben, Salah Tarek. "Contribution à la conception des dispositifs de puissance en carbure de silicium : étude et extraction des paramètres." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0003/these.pdf.
Full textAbstract:
Aujourd'hui le carbure de silicium, SiC, est un matériau qui permet le développement de nouveaux composants de puissance. Le SiC est un semi-conducteur à grand gap, qui permet notamment de fabriquer des composants haute tension ou haute température. Des diodes PiN ayant des tenues en tension allant jusqu'à 5kV ont déjà développés au CEGELY. Ce travail de thèse entre dans le cadre de la modélisation et la caractérisation des diodes 4H en carbure de silicium ont été abordées notamment avec des outils de simulation numérique de type éléments finis. Ce modèle a été appliqué par la suite à la simulation des différents circuits de mesures excitant un comportement spécifique de la diode. Le circuit de DMTVCA (Depletion Mode Transient Voltage and Current Analyse) permet de ne pas se placer en forte injection. Il permet d'extraire le dopage et l'épaisseur de la couche faiblement dopée tenant la tension et la surface de la zone active. Le circuit d'OCVD (Open Circuit Voltage Decay) permet de solliciter la diode en forte injection sans passer par une phase complexe de recouvrement inverse. Il permet d'extraire la durée de vie ambipolaire. Enfin la cellule de commutation inductive ou résistive permet de valider dans un contexte de commutation plus réaliste la modélisation et les paramètres extraits. Cela a permis de mettre au point une procédure d'extraction des paramètres de conception des diodes PIN en SiC. Enfin, Pour caractériser le comportement optimal de la diode PiN, nous avons développé une analyse expérimentale, dans le circuit de DMTVCA, de la condition de percement: traversante (Punch-Through) ou non traversante (Non-Punch-Through)<br>Superior properties for power devices, compared to silicon. The characterization of high voltage SiC devices is requires in the development of these devices. However the transient measurement is not very easy because of the influence of numerous parasitic elements. A new experimental set-up is developed and validated to characterize high voltage diodes in switch transient regime. The experimental set-up enable to measure nice current and voltage transient characteristics, i. E. Without noise and high parasitic wiring influence. PiN diodes are fabricated with many trade-offs balance physical constraints. In particular the doping concentration, Nd, the width of the low doped base region, Wd, and the effective area of the device, A, define the reverse breakdown voltage of the PiN diode and the resistance of the diode epitaxial layer under forward bias and the ambipolar lifetime tau. It is difficult to obtain these parameters directly from the manufacturer. Moreover, device reverse-engineering remains a delicate and destructive task while engineers are more interest in a non-destructive extraction method of design parameters. This physics-based approach focuses on isolating the ambipolar lifetime from Wb, Nd and A parameters during transient behaviour. Therefore, this allows users the flexibility to extract parameters by minimizing the error between experimental and simulation data. The algorithm is based from DMTVCA and OCVD techniques are validated in a buck converters on a resistive load. A good agreement between experimental and simulation data is obtained
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Ben, Salah Tarek Morel Hervé Besbes Kamel. "Contribution à la conception des dispositifs de puissance en carbure de silicium étude et extraction des paramètres /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2007. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=ben_salah.
Full textAbstract:
Thèse doctorat : Génie Electrique : Villeurbanne, INSA : 2007. Thèse doctorat : Génie Electrique : Faculté des Sciences de Monastir : 2007.<br>Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 158-164.
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Gérard, Pascal. "Système de détection utilisant une diode pin pour l'analyse des répartitions énergétique et spatiale d'électrons rétrodiffusés." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30022.
Full textAbstract:
Nous presentons les etudes experimentales et theoriques, dans le domaine des basses energies (inferieures a 50 kev), des distributions angulaires et energetiques des electrons retrodiffuses par des cibles polycristallines d'or et de silicium. L'element principal du dispositif experimental, place dans un microscope electronique a balayage, est un detecteur semiconducteur type diode pin refroidie a 100 k. La mobilite du systeme de detection, autour du point d'impact du faisceau incident, permet une etude systematique de la distribution en energie des electrons retrodiffuses en fonction de leur angle d'emission. Un traitement des spectres enregistres est effectue de facon a s'affranchir d'une part de la detection parasite du rayonnement x emis par la cible, d'autre part de la perte de resolution de la chaine de spectrometrie lorsque l'energie des electrons detectes decroit. Pour chacun des angles consideres, la densite de probabilite de retrodiffusion est determinee. La distribution angulaire et la distribution globale en energie sont deduites de ces resultats. Le procede de normalisation permet d'apprecier le phenomene de retrodiffusion de maniere generale en mettant en evidence certaines proprietes independamment du materiau et de l'energie incidente consideres. Les resultats obtenus a l'aide d'une methode de monte-carlo traduisent correctement l'ensemble des donnees experimentales. La fiabilite de la simulation est ainsi demontree. Enfin les distributions angulaires et energetiques des electrons retrodiffuses sont representees par des expressions analytiques. Celles-ci permettent de prendre en compte l'influence du processus de retrodiffusion sans qu'il soit necessaire d'effectuer une etude approfondie des phenomenes
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Sib, Jamal Dine. "Etude de la longueur de diffusion des trous et des états corrélés dans le silicium amorphe hydrogéné à partir de techniques de photoréponse spectrale sur des diodes Schottky et PIN." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES021.
Full text
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Rodenbeck, Christopher Timothy. "Novel technologies and techniques for low-cost phased arrays and scanning antennas." Diss., Texas A&M University, 2004. http://hdl.handle.net/1969.1/1053.
Full textAbstract:
This dissertation introduces new technologies and techniques for low-cost phased arrays and scanning antennas. Special emphasis is placed on new approaches for low-cost millimeter-wave beam control. Several topics are covered. A novel reconfigurable grating antenna is presented for low-cost millimeter-wave beam steering. The versatility of the approach is proven by adapting the design to dual-beam and circular-polarized operation. In addition, a simple and accurate procedure is developed for analyzing these antennas. Designs are presented for low-cost microwave/millimeter-wave phased-array transceivers with extremely broad bandwidth. The target applications for these systems are mobile satellite communications and ultra-wideband radar. Monolithic PIN diodes are a useful technology, especially suited for building miniaturized control components in microwave and millimeter-wave phased arrays. This dissertation demonstrates a new strategy for extracting bias-dependent small-signal models for monolithic PIN diodes. The space solar-power satellite (SPS) is a visionary plan that involves beaming electrical power from outer space to the earth using a high-power microwave beam. Such a system must have retrodirective control so that the high-power beam always points on target. This dissertation presents a new phased-array architecture for the SPS system that could considerably reduce its overall cost and complexity. In short, this dissertation presents technologies and techniques that reduce the cost of beam steering at microwave and millimeter-wave frequencies. The results of this work should have a far-ranging impact on the future of wireless systems.
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Le, Garrec Loïc. "Etude et conception en bande millimétrique d'antennes reconfigurables baséees sur la technologie des MEMS." Rennes 1, 2004. http://www.theses.fr/2004REN10125.
Full textAbstract:
L'objectif principal de cette thèse consiste à associer des structures rayonnantes avec des micro-systèmes de type MEMS (MicroElectroMechanical System) afin de contrôler un où plusieurs des paramètres caractéristiques d'une antenne. Cette étude, pour ce qui concerne les MEMS, a été faite en collaboration avec l'IEMN (Institut d'Electronique, de Micro et de Nanotechnologie) et le LAAS (Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes). Le travail a comporté plusieurs aspects : Une partie théorique utilisant la méthode des lignes de transmission à pertes qui a permis de modéliser une antenne pastille alimentée par une fente coplanaire. La réalisation de deux antennes actives intégrant des diodes l'une pouvant modifier sa fréquence de résonance, et l'autre dépointer. Les antennes MEMS sont au nombre de trois. Deux intègrent des commutateurs MEMS, on peut ainsi contrôler la fréquence ou la directivité. La troisième inclut des actionneurs SDA et peut ainsi modifier sa polarisation.
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Thuaire, Aurélie. "L'apport de l'imagerie raman et de la photoluminescence à la caractérisation de carbure de silicium (SiC) : application à l'étude de composants électroniques." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0160.
Full textAbstract:
Le carbure de silicium est aujourd'hui commercialement disponible sous forme de larges substrats (lOcm de diamètre), ou de composants électroniques de plus en plus puissants. Néanmoins, les performances des dispositifs électroniques sont limitées par la présence de défauts. Ce travail de thèse consiste ainsi d'une part à étudier les défauts présents dans les substrats et épitaxies dans le but de mettre en évidence les facteurs et paramètres à l'origine de la modification des propriétés structurales et électroniques de ces échantillons. D'autre part, les connaissances acquises sont réinvesties dans la caractérisation de composants électroniques polarisés (diodes PiN à base de SiC et jonctions PN en diamant). Les apports et les limites des techniques de caractérisation utilisées, spectroscopie et imagerie Raman, photoluminescence, ainsi que photoémission et microscopie optique en lumière polarisée, auxquelles est couplée la spectroscopie Raman, sont par ailleurs mis en évidence<br>To date, lOO-mm silicon carbide substrates as weil as high power electronic devices are commercially available. Deviees performance is however limited by defects. This PhD thesis focuses on the study of defects in substrates and epitaxiallayers, as weil as their characterization in electronic devices. Defects located in substrates and epitaxiallayers are investigated by Raman spectroscopy and Raman imaging, photoluminescence and optical microscopy in order ta evidence critical parameters responsible for the modification of structural and electronic properties. The acquired knowledge is re-used for the study of defects in biased SiC PiN diodes, as weil as in diamond PN junctions. Coupling between Raman spectroscopy and photoemission reveals an efficient combination. The contributions and limitations of the characterization techniques used in this work, including Raman spectroscopy and imaging, photoluminescence as weil as photoemission and polarized optical microscopy, are specified
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Fournol, Adrien. "Détecteurs TéraHertz haute performance pour l’imagerie passive." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT036.
Full textAbstract:
L’imagerie en bande sub-TéraHertz (sub-THz) a de nombreuses applications et notamment pour la sécurité avec la détection d’objets dissimulés par des obscurants (vêtements, emballages), ou la vision en atmosphère opaque (sable, poussière). Réaliser une imagerie en mode passif de ces scènes, avec des détecteurs intégrables en grands plans focaux, aurait pour avantage une réduction de coût et d’encombrement par rapport aux solutions actuelles. Cela nécessite des détecteurs avec une Puissance Minimale Détectable (MDP) inférieure au picoWatt (pW). Cette thèse présente un microbolomètre avec une absorption large bande, centrée dans les bandes de transmission atmosphérique autour de 400 ou de 650 GHz, et refroidi à la température de l’azoteliquide.Les bolomètres utilisent une diode latérale PiN avec un film mince de silicium en tant que thermomètre. Ses performances thermométriques sont déterminées par son Coefficient Thermique de Courant (TCC), calculé à partir de simulations numériques en fonction de la température, du dopage ou des dimensions géométriques, ainsi que par son bruit basse fréquence, modélisé analytiquement par un modèle petit signal permettant l’analyse des différentes contributions de bruit. La fabrication de prototypes de diodes à partir de wafer SOI de 200 mm avec une épaisseur de film actif de 50 nm valide les modèles théoriques développés par comparaison avec les caractérisations électriques entre 80 et 300 K. Ainsi, les modèles présentés permettent de définir le régime optimal de polarisation. Dans ce régime, les diodes fabriquées ont des résolutions thermiques proches de 0.1 mK à 80 K, significativement meilleures qu’à 300 K.Pour l’absorption optique, le couplage optimisé entre une Surface Haute Impédance (HIS) et un dipôle métallique en niobium est validé expérimentalement à température ambiante. Cette solution permet d’obtenir des niveaux d’absorption simulés à 80 K atteignant 70% avec des bandes passantes de 190 et 350 GHz pour les pixels 400 GHz au pas de 330 μm et les pixels 650 GHz au pas de 210 μm respectivement.L’extraction expérimentale des contraintes mécaniques des matériaux utilisés permet l’optimisation des structures des bolomètres. Ainsi, la forme des bras de suspension est déterminée à l’aide de simulations numériques 3D pour limiter les déformations hors plan. Les constantes de temps thermique des bolomètres résultantes permettent une cadence maximale entre 10 et 25 images par seconde en lecture par obturation globale.L’optimisation électrothermique des performances combine l’ensemble des résultats. Les pixels conçus ont une MDP estimée inférieure au pW à 80 K. Cette sensibilité correspond à une Différence de Température Équivalente de Bruit (NETD) de l’ordre de la centaine de mK, suffisante pour répondre aux exigences requises par les applications en imagerie passive sub-THz<br>Sub-TeraHertz (Sub-THz) waves are attractive for security imaging applications, for instance to detect hidden objects such as weapons or explosives through clothes or packaging and also to reveal objects through brown-out clouds. Achieving THz imaging of these scenes in a passive mode with detectors in large focal plane arrays could significantly reduce the cost and size compared to the current technologies. This requires detectors with a Minimum Detectable Power (MDP) under the picoWatt (pW). This thesis presents a bolometer cooled at liquid-nitrogen temperature with a broadband absorption in the atmospheric transmission bands centered around 400 or 650 GHz.These bolometers use thin-film lateral PiN diodes as thermometers. Their thermometric performances are given by their Temperature Coefficient of Current (TCC), calculated through numerical simulations as a function of the temperature, the doping or the geometrical dimensions, as well as their low-frequency noise which is modeled analytically in each conduction regime. The fabrication of diode prototypes on Silicon-On Insulator 8” wafers with a 50 nm active silicon layer enables the validation of the theoretical models that are in fair agreement with electrical characterizations. These models allow to define the optimal polarization regime. In this regime, the manufacturated diodes have already very good thermal resolutions close to 0.1 mK at 80 K significantly lower than at 300 K.The optical absorption is performed by a niobium resistive dipole coupled with a High Impedance Surface (HIS). This solution is validated experimentally at room temperature and led to simulated absorption levels at 80 K reaching 70% with a bandwith of 190 and 350 GHz for 400 GHz pixels with 330 μm pitch and 650 GHz pixels with 210 μm pitch respectively.The experimental extraction of the mechanical constraints of the main structural materials enables the optimization of the bolometers design. Thus, the suspension arms were optimized in order to limit vertical deformations. The resulting thermal time constant of the bolometers comply with a maximum rate between 10 and 25 frames per second in global shutter mode.All these results are combined in the electrothermal optimization study. The MDP of the designed bolometers could be lower than 1 pW at 80 K. This corresponds to a Noise Equivalent Temperature Difference (NETD) of the order of a hundred mK which is good enough to enable sub-THz passive imaging applications
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Yahiaoui, Achref. "Etude de composants MEMS RF à Nanogaps pour les systèmes de communications sans fil reconfigurables." Limoges, 2014. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/976dd912-c811-4343-8b27-cf9102fb02e2/blobholder:0/2014LIMO4015.pdf.
Full textAbstract:
Au cours de ces dernières années, l'apparition de nouvelles normes de communication sans fil a introduit de nouveaux défis au niveau de la conception matérielle des émetteurs et des récepteurs. A l'échelle du composant, une faible consommation d'énergie, une grande linéarité et une large bande passante, sont parmi les exigences les plus importantes que chaque composant doit remplir afin de parvenir à des systèmes sans fil de hautes performances. A l'échelle du système, la tendance adoptée dans le domaine des télécommunications sans fil est la conception d'appareils multi-bandes, multi-modes, avec un nombre de fonctionnalités toujours plus important. Et ce, tout en évoluant vers des architectures toujours plus performantes, plus petites, plus légères et moins coûteuses. La technologie MEMS RF (Micro-Electro-Mechanical-System) permet la création de dispositifs et de circuits qui peuvent répondre aux exigences mentionnées ci-dessus. L'idée de base des MEMS RF est d'utiliser des structures mécaniques mobiles miniaturisées afin de concevoir des résonateurs de hautes performances, des capacités variables ou varactors, des inductances, et des commutateurs. Les champs d'application englobent les terminaux de téléphonie, les stations de base, les antennes à balayage électronique, les radars multi-usage, les instruments de test de haute précision et les charges utiles de satellites. Pour toutes ces applications, les commutateurs MEMS RF à actionnement électrostatique ont fait l'objet d'une attention particulière. Les commutateurs MEMS RF présentent des performances supérieures en termes de pertes, de linéarité, de consommation de puissance et de fréquence de coupure par rapport des homologues semi-conducteurs, comme les diodes PIN ou bien les interrupteurs FET (Field-Effect-Transistor). Cependant, ces dispositifs souffrent toutefois d'un certain nombre de problèmes liés à la tension d'actionnement qui reste élevée et doit être appliquée d'une façon permanente, aux mécanismes de défaillance notamment le fluage et à l'intégration, dans le cas des réseaux de commutation. C'est sur ces aspects que porte le travail de thèse présenté dans ce manuscrit, dans la perspective développer de tels composants et d'améliorer leurs performances<br>In recent years, the emergence of new standards for wireless communication has introduced new challenges in the physical design of transmitters and receivers. A low energy consumption, high linearity and bandwidth, are among the most important that each component must satisfy in order to achieve high performance wireless systems requirements. At the system level, the trend adoptedin the field of wireless devices is the multi-band design, multi-mode, with greater functionnality. And, while moving towards ever more efficient architectures, smaller, lighter and less expensive. RF MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) technology allows the creation of devices and circuits that can meet these requirements mentioned above. The basic idea of MEMS RF is use mobile miniaturized structures to design high performance resonators, variable capacitorsor varactors, inductors, and switches. Fields of application include mobile terminals, base stations, antennas, electronic scanning, multi-purpose radar, testing instruments and high precision satellite payloads. For all these applications, the RF MEMS switches using electrostatic actuation have been given special attention. RF MEMS switches have superior performance in terms of loss, linearity, power consumption and cut-off frequency compared to semiconductors, such as PIN diodes or switches FET (Field-Effect-Transistor). However, these devices suffer from a number of problems associated with the actuation voltage which remains high and has to be applied in a permanent manner, besides, the failure mechanisms including creep and integration, in the case of switching networks. It is on these aspects that carries the thesis presented in this manuscript, in the perspective of developing such components and improve their performance
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Pereira, Roger. "Conception d’une cellule déphaseuse active : bipolarisation pour réseaux réflecteurs en bande X." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S029.
Full textAbstract:
Les travaux décris dans ce mémoire ont pour objectif de proposer des solutions antennaires à balayage électronique basées sur le concept d’antennes à réseau réflecteur. Pour se faire, on présente un nouveau dessin de cellule à déphasage actif bipolarisation. La cellule développée est constituée par deux dipôles placés de manière orthogonale à l’intérieur d’une cavité métallique (guide d’onde). Celle-ci est fermée par un court-circuit. Pour maintenir un niveau de polarisation croisée faible, on montre que la symétrie des modes TE10 et TE01 doit être préservé de manière géométrique et électrique. Ainsi, la commande des éléments actifs doit présenter ces symétries. Ceci diminue alors le nombre d’´etat réalisable par la cellule. Dans un premier temps, on montre la validité du concept sur des cellules passives en bande X. Les résultats expérimentaux obtenus alors ont permis d’envisager la réalisation de cellules actives. Pour des raisons de maturité technologique les commutateurs utilisés sont des diodes p. I. N. La dispersion liée aux diodes p. I. N fait alors naître un nouveau type de dissymétrie. Celles-ci semblent prépondérantes par rapport aux dissymétries liées aux erreurs de gravure du motif géométrique. Néanmoins, une solution pour réduire (voire supprimer) leurs effets est présentée et mesurée<br>In this report the electrically steerable beam antennas based on the concept of reflectarray antennas are studied. A new design using an active dual-polarisation unit-cell for reflectarray applications is investigated. The unit-cell is made of two cross-dipoles orthogonally placed into a metallic cavity (waveguide). This cavity is closed by a short-circuit. To maintain a low level of cross-polarization, it is shown that, the symmetry of the TE10 and TE01 modes have to be respected geometrically and electrically. Thus, the command for the active elements should also be symmetric. This reduces the total number of possible realizable states for the cell. As a first step, the concept was validated for the passive cells in the X frequency band. The experimental results obtained for these cells permitted us to take the study a step further towards the active cell configurations. For the simple reason of the availability of a mature technology, the p. I. N diodes were selected to be used as the switching devices. The dispersive nature of the p. I. N diodes creates a new type of dissymmetry problem. However, this kind of dissymmetry is more critical as compared to the one introduced by the geometric errors during fabrication. Nevertheless, a solution to reduce (and nearly eliminate) this undesirable effect is presented and validated experimentally
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Costa, Iradilson Ferreira da. "Antenas e superf?cies seletivas de freq??ncia reconfigur?veis para sistemas de comunica??o sem fio." Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009. http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/15286.
Full textAbstract:
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2009-08-11<br>Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior<br>This work aims to present how the reconfigurable microstrip antennas and frequency selective surfaces can be used to operate at communication systems that require changing their operation frequency according to system requirements or
environmental conditions. The main purpose is to present a reconfigurable circular microstrip antenna using a parasitic ring and a reconfigurable dipole frequency selective
surface. Thereupon there are shown fundamental topics like microstrip antennas, PIN diodes and the fundamental theory of reconfigurable antennas and frequency selective
surfaces. There are shown the simulations and measurements of the fabricated prototypes and it is done an analysis of some parameters like the bandwidth and radiation pattern, for the antennas, and the transmission characteristics, for the
frequency selective surface. Copper strips were used in place of the diodes for proof of the reconfigurability concept<br>Este trabalho tem como objetivo apresentar como as antenas de microfita e as superf?cies seletivas de frequ?ncia reconfigur?veis podem ser alternativas para operar
em sistemas de comunica??o sem fio que necessitem alterar sua frequ?ncia de opera??o de acordo com os requisitos impostos a este sistema ou condi??es do meio. O prop?sito
central ? apresentar uma antena de microfita com patch circular reconfigur?vel utilizando um anel parasita e uma superf?cie seletiva de frequ?ncia tipo dipolo reconfigur?vel. Para isto s?o apresentados temas fundamentais como as antenas de microfita, diodos PIN e a teoria fundamental de opera??o das antenas e superf?cies seletivas de frequ?ncia reconfigur?veis. S?o apresentadas todas as simula??es e
medi??es realizadas dos prot?tipos constru?dos e ? feita uma an?lise de alguns par?metros como largura de banda e diagrama de radia??o, para as antenas, e caracter?sticas de transmiss?o, para as superf?cies seletivas de frequ?ncia. Foram
utilizadas fitas de cobre no lugar dos diodos para a prova do conceito de reconfigurabilidade
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Gatard, Emmanuel. "Analyse des phénomènes physiques dans les diodes p-i-n : contribution à la modélisation électrothermique pour les applications de puissance RF et hyperfréquences." Limoges, 2006. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/0b9b8206-a9ad-4e98-8108-afdd5506fda2/blobholder:0/2006LIMO0065.pdf.
Full textAbstract:
Les diodes p-i-n sont largement utilisées dans les applications RF et hyperfréquences telles que les déphaseurs, commutateurs, atténuateurs et limiteurs. L'évaluation précise des grandeurs électriques aux accès du composant, l'étude de la fiabilité et des effets thermiques passent aujourd'hui par le couplage de modèles électriques et thermiques. Les modèles actuels de diodes en hyperfréquences sont de simples résistances contrôlées en courant sans effet non-linéaire, ni prise en compte de la température. Dans ce contexte, le comportement électrique de la diode a été largement analysé à l'aide de simulations physiques. Ainsi, un modèle électrique non-linéaire a pu être développé et implanté dans un simulateur circuit. Une méthodologie de modélisation thermique non-linéaire à partir d'une description 3D éléments finis a également été développée. Finalement, un modèle électrothermique non-linéaire de la diode p-i-n a été proposé et validé avec succès par de nombreuses mesures. Le modèle développé a été mis à profit pour la simulation d'un limiteur forte puissance en bande S<br>P-I-N diodes are widely used in active, passive microwave applications including phase shifters, switches, attenuators and limiters. An accurate prediction of electrical behavior, reliability and thermal management of semiconductor power devices goes through the coupling of thermal models with electrical models. Conventional p-i-n diode models at microwave frequencies are simply current controlled resistance without nonlinear effect and temperature dependence. In this context, the diode electrical behavior was largely studied thanks to physics-based simulations. Thus, a nonlinear electrical model was developed in forward as in reverse bias operation and implemented in a commercial circuit simulator. A nonlinear thermal reduced model of the diode was also developed from a 3D finite element description and implemented in a circuit simulator. Finally, a nonlinear electrothermal p-i-n diode model was proposed and successfully validated with small and large signal measurements. The developed model was used to enable the simulation of high power S band limiters
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Latry, Olivier. "Théorie des modes locaux dans les guides perturbés application : couplage fibre optique - photodiode PIN." Rouen, 1995. http://www.theses.fr/1995ROUE5001.
Full textAbstract:
La réduction des dimensions des composants optoélectroniques constitue une contrainte importante pour un couplage optimal avec la fibre optique. Le but recherché étant de focaliser le maximum de lumière à l'intérieur de la couche intrinsèque de la photodiode, il faudrait donc envisager de réduire le diamètre de la fibre optique. Une étude du bout de la fibre est également menée et montre que pour une forme lentillée appropriée, il est possible d'adapter la distribution d'énergie entre fibre optique et photodiode. Le calcul du champ le long de ce guide de dimensions lentement décroissantes utilise la méthode des modes locaux. Cette méthode est employée car il n'y a pas de solutions exactes aux équations de Maxwell. En réalité, le champ total est la superposition des champs locaux et du champ radiatif. Les pertes d'énergie le long de ce guide sont analysées avec la théorie du couplage des modes locaux. On obtient alors un bilan le long de ce guide que l'on cherche à optimiser. La comparaison de ces résultats avec la simulation numérique quasi 3 D de la propagation optique guidée sur ALCOR est également réalisée. Ceci permet de définir la structure la mieux adaptée pour un couplage optimum entre la fibre et le composant
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Nguyen, Ngoc Lien. "Étude et réalisation de J FET GaInAs/inP pour applications microoptoélectroniques." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112374.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente l'étude et la réalisation de transistors à effet de champ à jonction sur GainAs/InP pour applications micro optoélectroniques : Des transistors ont été réalisés sur des couches épitaxiées par jets moléculaires. La jonction de grille est obtenue par diffusion thermique de Zn à travers un masque de nitrure de silicium. La technologie a été choisie afin de minimiser le courant inverse de grille et les éléments parasites du FET. Les dispositifs ont été caractérisés et leur comportement simulé en statique suivant une procédure automatisée sur microcalculateur. Des transistors montés en boitiers ont été mesurés en dynamique et leur schéma électrique équivalent identifié. Un photorécepteur PINFET a été conçu à la suite de cette modélisation, optimisant le seuil de détection.
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Dihissou, Akimu Ayan Niyi. "Système antennaire directif et reconfigurable pour réseaux de capteurs sans fil." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4013/document.
Full textAbstract:
Les études montrent généralement que la partie radio est l'une des plus grandes sources de consommation d'énergie dans un nœud de capteur. Cette source de consommation est directement liée au type d’antenne utilisé sur le module radio du nœud. Or, nombre de nœuds de capteurs sans fil sont généralement équipés d'antennes omnidirectionnelles provoquant ainsi un gaspillage de l'énergie dû à leur rayonnement. Face à un tel constat, ce mémoire présente des systèmes d'antennes directives et reconfigurables dédiés à ces nœuds capteurs en lieu et place des antennes omnidirectionnelles pour pallier à cette perte d’énergie. Il s’agit de petites antennes qui doivent respecter pleinement la gamme de fréquences nécessaire pour fonctionner correctement, mais aussi, dont le rayonnement peut être modifié en utilisant des composants actifs peu gourmands en énergie avec un contrôle actif qui doit également être simple. La première solution proposée est une solution antennaire directive inspirée d'une antenne imprimée Yagi/Uda dans la bande ISM-2,4 GHz. Elle offre, en simulation, un gain élevé avec une valeur de 7,3dB et un angle d’ouverture à -3dB de 57 ° dans le plan azimutal. La deuxième solution proposée est une antenne à plusieurs faisceaux (six) possibles dans le plan azimutal. Celle-ci se compose de six monopôles identiques, ayant chacun un port d’alimentation. De par la sélection du port alimenté, un diagramme directif de gain simulé de 4,6 dB et d’angle d’ouverture à -3dB de 55° est obtenu, permettant ainsi une couverture globale du plan azimutal. De plus, une carte électronique dotée d’un switch de type SP6T dédiée à cette antenne a été conçue pour contrôler ces six diagrammes de rayonnement de manière automatique. Afin de réduire le nombre d'éléments rayonnants tout en améliorant les performances radio électriques obtenues, une troisième solution a été proposée. Elle se compose d'un monopôle alimenté et d'un monopôle parasite chargé par une inductance de 9,6 nH. La nature et la valeur de la charge ont été obtenues en utilisant les équations d'Uzkov qui permettent de calculer les coefficients de pondérations dans le cas de deux antennes monopôles alimentées séparément afin de maximiser le gain et la directivité dans une direction privilégiée. Contrairement à l’usage de la carte électronique pour le contrôle de diagramme de rayonnement dans le cas de la structure antennaire à six monopôles, l’aspect reconfigurable en diagramme est obtenu dans ce cas en utilisant des éléments réflecteurs et directeurs activés par des diodes PIN. Elle procure en simulation un gain maximal de 5,2 dB en azimut pour un angle d’ouverture à -3dB de 52°, dans les directions 90° et 270° selon les diodes sélectionnées. Enfin, une application directe de cette structure est proposée pour couvrir plus de deux directions en azimut. Elle consiste en un ensemble de quatre monopôles dans lequel deux d’entre eux sont alimentés et les deux autres sont chargés par des inductances identiques. Il est capable de diriger son rayonnement dans le plan azimutal couvrant des directions sur 360 ° (0 °, 90 °, 180 ° et 270 °). Le gain total réalisé simulé est de 4 dB pour chaque diagramme de rayonnement dans le plan azimutal avec un angle d’ouverture à 3dB d’environ 60°. Des campagnes de mesures ont été effectuées pour chacune des antennes présentées dans ce mémoire. L’indicateur de la puissance du signal reçu (RSSI) a été la grandeur métrique utilisée pour quantifier les performances des antennes proposées. Suite à ces campagnes, nous avons pu remarquer que l’utilisation d’antennes directives seules, améliorant la portée de communication entre deux nœuds de capteurs s’avère insuffisante dans le cas d’un déploiement aléatoire de nœuds capteurs<br>Studies have shown that the communication subsystem is one of the greatest sources of energy consumption in wireless sensor networks. This subsystem is directly bounded to the type of antenna used on the radio module. Several sensor nodes are equipped with omnidirectional antennas leading to a waste of energy due to the shape of their beam. Instead of using omnidirectional antennas, directive and reconfigurable antennas system dedicated to wireless sensor networks are presented in this work so as to alleviate the waste of energy. On one hand, such dedicated antennae should be small in size and particularly designed by taking into consideration the frequency bandwidth of the node. On the other hand, their radiation pattern should also be reconfigurable by using powerless active components with a simple active control. To reach these objectives, we have in a first time proposed a directive solution inspired of a Printed-Yagi antenna in the ISM band (2.4-2.485) GHz. It provides high gain with a value of 7.3dB and a half power beam width BW−3dB of 57° in the azimuth plane. Secondly, we have proposed a multiple directional antenna in the ISM band. This antenna consists of six identical monopole antennas arranged in the same structure, having each one feeding port. Due to the selection of each feeding port, the proposed antenna covers the whole azimuthal plane with a simulated beam of 4.6 dB along with a half power beam width BW−3dB of 55°. Moreover, an electronic card equipped with an SP6T switch dedicated to that antenna has been developed to control the radiation pattern of the six identical antennas automatically. Willing to reduce the number of radiating elements while enhancing the radio performance, a third antenna has been proposed. It consists of a fed monopole and a loaded parasitic one having an inductance component of 9.6nH. The nature and the value of this inductance are obtained using the Uzkov equations that calculate the current weighting coefficients in the case of two separately fed antennas to maximize the gain and the directivity in the desired direction. Contrary to the use of electronic card in the control of radiation pattern prior to the conception of the third antenna, the reconfigurable aspect is obtained by using reflectors and director’s elements activated by PIN diodes. It offers a maximum gain of 5.2 dB in simulation at 2.4GHz along with a half power beam width BW−3dB of 52°, in both the 270° and +90° azimuthal directions depending on the selection of the set of PIN diodes. Finally, a straight application of this structure has been proposed in order to cover more than two directions in the azimuth plane. It is an array of four monopole antennas in which two of them are fed and the two others are loaded. Such antenna is capable to steer its radiation pattern in the azimuth plane covering 360° directions (0°, 90°, 180° and 270°). The achieved simulated realized total gain is 4 dB for each radiation pattern in the azimuth plane along with a half power beam width of about 60°. Measurement campaign test has been carried out for each proposed antenna in this work. During these measurements, the received signal strength indicator (RSSI) has been the paramount value to estimate the antenna performance in connection with the sensor node. Following this measurement campaign, we have been able to notice that the use of only directive antennas is not sufficient in a random deployment of sensor nodes. Hence, the reconfigurable aspect of the beam pattern by use of powerless active components should be taken into consideration. Such kind of antennas provide an improvement of the RSSI, which is a key factor in the reduction of collisions drastically on one hand, and on the other hand related to a reduction of power consumption
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Bonnet, Benoît. "Etude et réalisation de filtres et d'antennes intégrés pour applications radiofréquences et micro-ondes." Tours, 2006. http://www.theses.fr/2006TOUR4036.
Full textAbstract:
Ces dernières années, les systèmes de communication sans fil ont progressé très rapidement. Ils continuent d'évoluer et sont devenus de plus en plus petits tout en intégrant de plus en plus de fonctions. Cette miniarisation devient un point important dans la conception de fonctions radiofréquences telles que les amplificateurs, les baluns, les antennes et les filtres. C'est dans ce cadre que nous nous sommes intéressés à la réalisation de filtres et d'antennes miniatures dans la gamme des radiofréquences pour les systèmes de télécommunication et les réseaux sans fil. Les travaux présentés dans ce mémoire s'organisent autour de deux axes. Le premier concerne l'étude et la réalisation de filtres avec la technologie multicouche à notre disposition. Cette dernière offre la possibilité d'intégrer des éléments passifs tels que des inductances, des capacités, des résistances et des lignes de transmission. L'étude est orientée vers des filtres planaires constitués d'éléments localisés, distribués ou de lignes couplées. Les investigations concernent la possibilité d'intégration de la fonction de filtrage sur la technologie multicouche pour les systèmes sans fil et le comportement de la technologie autour de 26GHz. Plusieurs simulations electromagnétiques sont menées sur des filtres Comblines en structure coplanaire. Quelques prototypes sont réalisés pour valider les résultats obtenus et calibrer le simulateur électromagnétiques HFSS. Enfin, une analyse, basée sur des simulations, est faite pour obtenir des filtres accordables ou reconfigurables à base d'iodes Varicap ou de diodes PIN. Le second thème concerne l'étude, la réalisation et la caractérisation d'antennes miniatures avec la technologie multicouche pour les réseaux sans fil. Quelques généralités surles conditions de mesures et les principales grandeurs caractéristiques d'une antenne sont introduites. Le travail porte sur l'études d'antennes à méandres fonctionnant entre 1 et 5GHz. Un modèle analytique paramétré par les dimensions géométriques de l'antenne est établi avec l'utilisation de plans d'expériances. De plus, une étude et la validation d'une antenne à méandres bibandes sont réalisées pour couvrir le standard WLAN. Enfin, des simulatioins éléctromagnétiques sur des antennes patches ont permis de regarder les possibilités qu'offre la technologie multicouche à des fréquences plus élevées (26GHz et 77GHz)<br>Wireless communications have progressed very rapidly in recent years, and many systems are becoming smaller and smaller. The miniaturization requirement is important, so the amplifiers, baluns, antennas and filters must have their dimensions reduced accordingly. It is within this context that we are interested in the realization of filters and miniature antennas in the range of radio frequencies for telecommunications systemes and wireless networks. The works presented in this thesis goes in two directions. The first concerns the study and realization of filters with the available multilayer technology. It offers the possibility to integrate passive components such as inductors, capacitors, resistors and transmission lines. The study is performed on planar filters with lumped elements, distributed elements or coupled lines. The investigations concern the possibility of integrating filtering function on the multilayer technology for wireless systems and the study of the behavior of the technology around 26GHz. Several electromagnetic (EM) simulations are performed on combline filters with a coplanar structure. Some prototypes are realized in order to validate the results and calibrate the HFSS EM simulator. Finally, an analysis based on simulatons is performed to obtain reconfigurable filters with Varicap or PIN diodes. The second part covers the design, realization and characterization of miniature antennas with multilayer technology for wireless networks. Some generalities on the measurement conditions and main characteristics of antenna are introduced. The study focuses on the meander line antenna operating between 1GHz and 5GHz. An analytical model set by the antenna geometrical parameters is established with the use of design of experiment method. In addition, a study and validation of a dual band meander line antenna are performed in order to cover the WLAN standard. Finally, EM simulations on the antenna patches are performed in order to look at the possibilities offered by multilayer technology at higher frequencies
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Bareille, Michel. "Contribution à l'analyse des problèmes de compatibilité électromagnétique dans les circuits de l'électronique de puissance : la cellule de commutation IGBT + diode et son environnement." Toulouse, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAT0027.
Full textAbstract:
La mise en œuvre de nouvelles réglementations européennes en 1996 a révélé un besoin important en méthodes de conception de circuits prenant en compte les phénomènes de pollution électromagnétique. Dans le domaine de l'Electronique de Puissance, ce constat s'accompagne de la nécessité de disposer de modèles spécifiques d'interrupteurs capables de décrire les phénomènes observés lors des commutations. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la mise en œuvre et l'implantation dans le logiciel SABER de modèles physiques distribués de composants de puissance (I. G. B. T. , diode) en vue de la simulation de convertisseurs pour la Compatibilité Electromagnétique (C. E. M. ). Ces modèles, développés initialement au L. A. A. S. Par l'équipe du Professeur LETURCQ, ont tout d'abord été validés sur des circuits classiques de l'Electronique de Puissance (hacheur série, gate charge) en situation normale puis extrême de fonctionnement (I. G. B. T. En court-circuit). Deux exemples d'apports de ces modèles pour la C. E. M. Ont ensuite été étudiés : influence du recouvrement inverse de la diode sur le spectre du courant dans le hacheur série simulation de la Méthode de Commande à Dérivées Continues pour le gradateur à commande symétrique. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux disponibles dans la littérature et valident l'utilisation de ces modèles pour la simulation C. E. M. De convertisseurs dans SABER. L'I. G. B. T. Et la diode ont alors été couplés à des modèles équivalents de composants passifs, de commande et d'interconnexion pour simuler de façon globale le comportement d'un convertisseur: le hacheur série sur charge inductive. Les formes d'ondes obtenues ont permis de rendre compte du fonctionnement réel du circuit à la fois à l'échelle macroscopique et à l'échelle des commutations. Cette approche devrait aboutir à un véritable prototypage virtuel permettant la prévision des perturbations émises ou reçues par un circuit de puissance, et ce dès sa conception<br>The implementation of new european regulations in 1996 highlighted the importance of electromagnetic parasitic effects in electrical networks. Today, these phenomena have to be taken into account when designing a new circuit. In the field of Power Electronics, this obligation involves the development of models capable of describing the waveforms even during the transient phase of the switching process. The work presented in this thesis concerns the implementation in the SABER package of new distributed models of semiconductor components (I. G. B. T. And diode) with the aim of simulating electromagnetic interferences in power circuits. These models, initially developped at the L. A. A. S. By the team of Pr. LETURCQ, were first validated on well known configurations (chopper cell, gate charge) both in normal and extreme situations (short-circuited I. G. B. T. ). Two examples of applications of these models concerning Electro-Magnetic Compatibility (E. M. C. ) were also investigated : 1)influence of the recovery of the diode on the spectrum of the current in a chopper cell. 2)simulation of the Continuous Derivatives Driving Method for the symmetrically driven light dimmer. The results achieved are similar to those encountered in various published works and validate the use of these models for E. M. C. Purposes. The I. G. B. T. And the diode were then coupled to equivalent models of passive components, digital circuits and interconnections in order to simulate a chopper cell with an inductive load. The waveforms obtained could account of the real functionning of the circuit during the normal conduction of the semiconductors and during their switching. This approach should lead to a genuine Virtual Test Bed on SABER allowing the prediction of the electromagnetic interferences emitted or received by a power circuit
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Koubeissi, Majed. "Etude d'antennes multifaisceaux à base d'une nouvelle topologie de matrice de Butler : conception du dispositif de commande associé." Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/bfa68fd6-9a72-4642-9768-05bc56f6abca/blobholder:0/2007LIMO4040.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré au développement de nouveaux concepts d'antennes multifaisceaux à base de matrice de Butler, pour des systèmes de communication haut débit. Tout d'abord, une nouvelle topologie de matrice de Butler a pu être mise en œuvre. Elle présente l'avantage de posséder un faisceau axial, tout en utilisant des coupleurs faciles à concevoir. Son intérêt réside dans la couverture radioélectrique étendue des zones. La réalisation d'un prototype à 12 GHz a permis de valider la nouvelle topologie développée. Une nouvelle antenne à pointage électronique dans le plan horizontal et possédant un diagramme en cosécante carrée dans le plan vertical a été conçue et réalisée en technologie imprimée. Cette antenne a été réalisée pour le système LMDS (Local Multipoint Distribution Service) à 42 GHz, dans le cadre du projet européen BROADWAN et en partenariat avec THALES Communications. Cette solution est donc optimale puisqu’elle permet d’obtenir une meilleure couverture. Enfin, un dispositif de commutation (SP3T) à base de diode PIN a été conçu sur le même substrat que l'antenne dans l'objectif de réaliser un premier ensemble intégré antenne multifaisceaux / commutateur. Une réalisation à 12 GHz confirme les propriétés du commutateur étudié<br>This Ph. D thesis focuses on the new multibeam antennas development, based on a Butler matrix, for the broadband access systems. A new procedure to design a Butler matrix which aims to produce a broadside beam using 90° hybrids only is proposed. Its interest is well in the stretching zones coverage. The realization of a prototype at 12 GHz validates the novel developed topology procedure. A new switched beam antenna in the azimuthal plane with cosecant squared shaped beam in the elevation plane was designed and fabricated with a microstrip technology. This antenna was designed for LMDS (Local Multipoint Distribution Service) applications at 42 GHz, within the BROADWAN European project framework and in partnership with THALES Communications. Thus, this solution is optimal since it gets rid of the shadowing zones. Finally, a PIN diode switching device (SP3T) was designed on the same antenna substrate. The goal is to build a first integrated system made up of a multibeam antenna and a switch. The switch realization was fabricated at 12 GHz and the measures come to validate the design procedure
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Zhang, Teng. "Caractérisations des défauts profonds du SiC et pour l'optimisation des performances des composants haute tension." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI108/document.
Full textAbstract:
En raison de l'attrait croissant pour les applications haute tension, haute tempé-rature et haute fréquence, le carbure de silicium (SiC) continue d'attirer l'attention du monde entier comme l'un des candidats les plus compétitifs pour remplacer le sili-cium dans le champ électrique de puissance. Entre-temps, il est important de carac-tériser les défauts des semi-conducteurs et d'évaluer leur influence sur les dispositifs de puissance puisqu'ils sont directement liés à la durée de vie du véhicule porteur. De plus, la fiabilité, qui est également affectée par les défauts, devient une question incontournable dans le domaine de l'électricité de puissance.Les défauts, y compris les défauts ponctuels et les défauts prolongés, peuvent introduire des niveaux d'énergie supplémentaires dans la bande passante du SiC en raison de divers métaux comme le Ti, le Fe ou le réseau imparfait lui-même. En tant que méthode de caractérisation des défauts largement utilisée, la spectroscopie à transitoires en profondeur (DLTS) est supérieure pour déterminer l'énergie d'activa-tion Ea , la section efficace de capture Sigma et la concentration des défauts Nt ainsi que le profil des défauts dans la région d'épuisement grâce à ses divers modes de test et son analyse numérique avancée. La détermination de la hauteur de la barrière Schottky (HBS) prête à confusion depuis longtemps. Outre les mesures expérimentales selon les caractéristiques I-V ou C-V, différents modèles ont été proposés, de la distribution gaussienne du HBS au modèle de fluctuation potentielle. Il s'est avéré que ces modèles sont reliés à l'aide d'une hauteur de barrière à bande plate Phi_BF . Le tracé de Richardson basé sur Phi_BF ainsi que le modèle de fluctuation potentielle deviennent un outil puissant pour la caractérisation HBS. Les HBSs avec différents contacts métalliques ont été caractéri-sés, et les diodes à barrières multiples sont vérifiées par différents modèles. Les défauts des électrons dans le SiC ont été étudiés avec des diodes Schottky et PiN, tandis que les défauts des trous ont été étudiés dans des conditions d'injec-tion forte sur des diodes PiN. 9 niveaux d'électrons et 4 niveaux de trous sont com-munément trouvés dans SiC-4H. Une relation linéaire entre le Ea extrait et le log(sigma) indique l'existence de la température intrinsèque de chaque défaut. Cependant, au-cune différence évidente n'a été constatée en ce qui concerne l'inhomogénéité de la barrière à l'oxyde d'éther ou le métal de contact. De plus, les pièges à électrons près de la surface et les charges positives fixes dans la couche d'oxyde ont été étudiés sur des MOSFET de puissance SiC par polarisation de porte à haute température (HTGB) et dose ionisante totale (TID) provoquées par irradiation. Un modèle HTGB-assist-TID a été établi afin d'ex-plain l'effet de synergie<br>Due to the increasing appeal to the high voltage, high temperature and high fre-quency applications, Silicon Carbide (SiC) is continuing attracting world’s attention as one of the most competitive candidate for replacing silicon in power electric field. Meanwhile, it is important to characterize the defects in semiconductors and to in-vestigate their influences on power devices since they are directly linked to the car-rier lifetime. Moreover, reliability that is also affected by defects becomes an una-voidable issue now in power electrics. Defects, including point defects and extended defects, can introduce additional energy levels in the bandgap of SiC due to various metallic impurities such as Ti, Fe or intrinsic defects (vacancies, interstitial…) of the cristalline lattice itself. As one of the widely used defect characterization method, Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) is superior in determining the activation energy Ea , capture cross section sigma and defect concentration Nt as well as the defect profile in the depletion region thanks to its diverse testing modes and advanced numerical analysis. Determination of Schottky Barrier Height (SBH) has been confusing for long time. Apart from experimental measurement according to I-V or C-V characteristics, various models from Gaussian distribution of SBH to potential fluctuation model have been put forward. Now it was found that these models are connected with the help of flat-band barrier height Phi_BF . The Richardson plot based on Phi_BF along with the potential fluctuation model becomes a powerful tool for SBH characterization. SBHs with different metal contacts were characterized, and the diodes with multi-barrier are verified by different models. Electron traps in SiC were studied in Schottky and PiN diodes, while hole traps were investigated under strong injection conditions in PiN diodes. 9 electron traps and 4 hole traps have been found in our samples of 4H-SiC. A linear relationship between the extracted Ea and log(sigma) indicates the existence of the intrinsic temper-ature of each defects. However, no obvious difference has been found related to ei-ther barrier inhomogeneity or contact metal. Furthermore, the electron traps near in-terface and fixed positive charges in the oxide layer were investigated on SiC power MOSFETs by High Temperature Gate Bias (HTGB) and Total Ionizing Dose (TID) caused by irradiation. An HTGB-assist-TID model was established in order to ex-plain the synergetic effect
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Kiani, Ghaffer I. (Ghaffer Iqbal). "Passive, active and absorbing frequency selective surfaces for wireless communication applications." Australia : Macquarie University, 2008. http://hdl.handle.net/1959.14/76611.
Full textAbstract:
"March, 2009".<br>Thesis (PhD)--Macquarie University, Faculty of Science, Dept. of Physics & Engineering, 2008.<br>Bibliography: p. 145-158.<br>Introduction -- Frequency selective surfaces -- Absorb/transmit frequency selective surface absorber -- Switchable frequency selective surface for wireless applications -- Energy-saving glass characterisation -- Frequency selective surface solution for energy-saving glass -- Conclusion.<br>This thesis presents three topics related to frequency selective surfaces (FSSs), namely bsorb/transmit FSSs, active FSSs and passive bandpass FSSs for energy-saving glass used in modern buildings. These three FSSs are unique in their design and functionalities. The absorb/transmit FSS is a novel dual-layer frequency selective surface for 5 GHz WLAN applications. This FSS can stop propagation of specific bands by absorbing as opposed to re ecting, while passing other useful signals. This is in contrast to the conventional Salisbury and Jaumann absorbers, which provide good absorption in the desired band while the out-of-band frequencies are attenuated. The second topic is a single-layer bandpass active FSS that can be switched between ON and OFF states to control the transmission in 2.45 GHz WLAN applications. Previously, researchers have focused on the bandstop and dual-layer versions of the active FSS. This is in contrast to the design presented in this thesis which is single-layer and provides extra advantage in a practical WLAN environment. Also the dc biasing techniques that were used for the active FSS design are easier to implement and provide good frequency stability for different angles of incidence and polarisations in both ON and OFF states. The last topic is on the use of a bandpass FSS in energy-saving glass panels used in building design. The manufacturers of these glass panels apply a very thin metal-oxide coating on one side of the glass panels to provide extra infrared (heat) attenuation. However, due to the presence of the coating, these energy-saving glass panels also attenuate communication signals such as GSM 900, GSM 1800/1900, UMTS and 3G mobile signals etc. This creates a major communication problem when buildings are constructed with windows of this glass. In this thesis, a solution to this problem is presented by designing and etching a cross-dipole bandpass FSS on the coated side of the glass to pass the useful signals while keeping infrared attenuation at an acceptable level. One of the advantages of this FSS design is that measured material values of the metal-oxide coating are used for simulations, which have not been done previously.<br>Mode of access: World Wide Web.<br>166 p. ill. (some col.)