Transcript Modélisation

La modélisation au sein
du PFM
LURE
LURE
En fonction du besoin, différents aspects des dispositifs sont modélisés: électriques, magnétiques et mécaniques.
Les modèles peuvent être analytiques, par schéma électrique équivalent, ou numériques (par éléments finis)
Micro-bobines : Modélisation numérique 3D de micro-bobines
Micro-résonateur : Modélisation statique et dynamique d un micro-
par la méthode des éléments finis
résonateur électrostatique.
Dispositif : exemple de micro résonateur obtenu
sur SOI.
Objectif : Caractérisation électrique des microbobines dédiées à des applications spécifiques : contrôle
non destructif (CND), radio fréquence (RF),........
Dispositif modélisé : Micro-spire circulaire
Rayon externe: 230 µm
Rayon interne : 220 µm
Hauteur : 10 µm
Largeur : 10 µm
Résistivité des pistes: 1.7 µΩ.cm.
Technique de résolution : Implémentation
sous Simulink (Matlab) du modèle complet du microrésonateur (Partie mécanique et électronique de
détection et d’actionnement).
Outils de résolution : Ansys + Matlab
Etapes pour l’obtention des paramètres du schéma équivalent:
I
1- Analyse magnétodynamique: détermination de R et L à partir de Pj
Intérêt : Prise en compte et étude de l’influence des
et Wm
2
2
2
1
1 1
1 2
Wm = ∫∫∫ HB dτ= ∫∫∫ B dτ= LI
P = ∫∫∫ ρ J dτ = R I
∆V
2τ
2τµ
2
j
τ
2- Analyse électrostatique: détermination de C à partir de We
1
Résultats :
W = ∫∫∫ ε E
e 2
τ
2
1
non-linéarités (mécanique et électrique) sur la stabilité
fréquentielle d’un micro-résonateur MEMS.
R= 0.67Ω
C=29 fF
L=1 nH
2
dτ = C ( V − V )
1
2
2
Micro-miroir électrostatique :
Dispositif : Micro miroir
Technique de résolution :
Maillage
Induction magnétique
Laser
Simulation comportementale (VHDLAMS, VerilogA, MatLab) ou modélisation
semi-analytique (MatLab)
Potentiel scalaire électrique
2mm
Autre application
Autres exemples :
Bobine à deux
spires
Électrique
Champ électrique
Électronique de
Commande de micro miroirs
commande
électrostatiques, Oscillateur
programmable
électromécanique avec facteur de
qualité très élevé, Commande
électrostatique micro dispositifs de
type pont
Simulation VerilogA
Courbe de Lissajous mesurée
Micro bobines : Obtenir le schéma
équivalent du micro dispositif.
Dispositif : Micro bobine 40 tours
Magnétique
Mécanique
Micro-pompe : Modélisation d
Technique de résolution : Utilisation des logiciels suivants HFSS, Flux expert,
sérénade,…
Autres exemples : Micro bobines BF (micro capteurs et RF), Micro
transformateurs électromagnétiques, Couplage entre lignes BF et RF, actionnement
électromagnétique
une micro-pompe volumétrique à membrane avec
Technique de résolution : Modélisation par
ces résonances fluidiques
analogie électrique. Résolution directe sous Pspice et
Dispositif : micro pompe partie Silicium développement d’un code de calcul approché sous
Matlab (approximation de GREGORY-NEWTON) ;
(chambre et micro diode)
méthode des trapèzes)