Développement de méthodes de mesure pour la caractérisation de composants quadripôles passifs intégrés à l'impédancemètre

Development of measurement methods for the characterization of passive quadrupole components integrated in the impedance meter

• Auteur / Autrice : Ali Oumar Djiddo
• Direction : Jean-Jacques Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, microelectronique, optique et lasers, optoelectronique microondes robotique
• Date : Soutenance le 30/04/2019
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Hubert Curien (Saint-Etienne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Hubert Curien (Saint-Etienne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Jean Monnet (Saint-Étienne ; 1969-....)
• Jury : Président / Présidente : Bernard Flechet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Capraro
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Podevin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques (circuits) -- Analyse

Impédance électrique

Dispositifs électromagnétiques

Mots clés libres

Caractérisation

Composants intégrés

Impédancemètre

VNA

Paramètres Zij et Yij

Précision

Characterization

Integrated components

LCR

Vendor Neutral Archive

Zij and Yij settings

Precision

Résumé

Les progrès de l’électronique ont connu depuis ces dernières décennies un essor spectaculaire. La grande majorité des appareils électroniques modernes sont conçus à base de circuits intégrés plus fiables, plus légers et moins encombrants. La planarisation s’impose comme l’une des alternatives incontournables à la miniaturisation des composants. Cette nouvelle technologie permet de réaliser des composants intégrés avec diverses structures. Par conséquent, la diversité de ces structures engendre de nouveaux problèmes notamment sur leur caractérisation. La problématique se pose sur la maitrise des fonctionnements et de savoir comment vont se comporter ces composants en fonction de la fréquence. Jusqu’à présent, au laboratoire, on peut caractériser des composants intégrés à l’aide d’un LCRmètre du continu jusqu’à quelques centaines de kHz, et en hautes fréquences avec des analyseurs vectoriels de réseaux. Cependant ces deux outils sont limités fréquentiellement et présentent des lacunes considérables dans un gap fréquentiel allant des dizaines de kHz à des centaines de MHz. Les objectifs de ces travaux de thèse sont donc de développer une méthode de caractérisation de composants intégrés passifs magnétiques notamment les inductances dans une large bande de fréquence allant du continu jusqu’à des centaines de MHz avec un impédancemètre 4294A. Cette caractérisation doit permettre de mesurer ou de déterminer les paramètres impédance Zij et les paramètres admittance Yij en garantissant une bonne précision, afin d’extraire les éléments du modèle électrique du composant à caractériser. Par la suite une étude comparative des résultats obtenus par les mesures effectuées avec l’impédancemètre et le VNA dans les bandes de fréquence de recouvrement [2 MHz-110 MHz] permettra de valider notre principe de mesure. Les résultats obtenus au cours de ces travaux permettent de déterminer avec une précision meilleure que 2 % les différents éléments du modèle électrique du composant à caractériser.

The progress of electronics has seen a spectacular rise in recent decades. The great majority of modern electronic devices are based on more reliable, lighter and less bulky integrated circuits. The planarization is essential as one of the essential alternatives to the miniaturization of the components. This new technology allows components with various structures to be integrated. Consequently, the diversity of these structures produces new problems, particularly on their characterization. The problem concerns the component performance depending on the frequency. Until now, in the laboratory, integrated components can be characterized by using LCRmeter for frequencies included between the continuous and a few hundred kHz, and at high frequencies, by a network vector analyzer for frequencies included between tens of MHz and some GHz. However, these two devices are frequency limited and have considerable gap in a frequency ranging from tens of kHz to hundreds of MHz. The objectives of this thesis work are therefore to develop a characterization method of magnetic passive integrated components like inductances in a broadband frequency from continuous to hundreds of MHz. This characterization allows the impedance Zij and the admittance parameters Yij to be measured or to be determined in order to guarantee a good accuracy and to extract the electrical model elements of the component. Subsequently a comparative study of the results obtained with the impedance meter and the VNA measurements are realized in order to validate the measurement principle. The results obtained during this work allow an accuracy measurement lower than 2% for electrical model elements of the component to be determined.