Description
Date depot: 11 avril 2020
Titre: IP d’autonomie énergétique à base de MEMS capacitif en technologie GaN-on-Si
Encadrant :
Alexis BRENES (LISITE)
Directeur de thèse:
Lionel TROJMAN (LISITE)
Directeur de thèse:
Andrei VLADIMIRESCU (University of California, Berkeley)
Encadrant :
Luis-Miguel PROCEL MOYA (Univ. San Franscisco de Quito)
Domaine scientifique: Sciences pour l'ingénieur
Thématique CNRS : Systèmes et architectures intégrés matériel-logiciel
Resumé:
Le but de cette thèse est de développer un bloc fondamental ou IP pour un récupérateur l’énergie à base de MEMS capacitif avec un circuit de gestion de puissance analogique et digital en technologie GaN-on-Si. Il devra être capable d’effectuer la technique de Maximum Power Point tracking (MPPT) pour optimiser la récupération d’énergie. Cet IP pourra aussi inclure une procédure d’évaluation de l’efficacité du transducteur. Cette thèse explorera les avantages du choix technologique en relation avec l’optimisation de l’efficacité de la puissance par rapport aux contraintes de l’utilisation de transducteurs capacitifs et du potentiel qu’offre un circuit à base de matériaux III-V pour la récupération d’énergie.
Le récupérateur d’énergie obtenu devra avoir une large bande pour capturer suffisamment de fréquences provenant de la fluctuation provenant de sources d’énergie acoustique. Il existe plusieurs stratégies pour maximiser la puissance extraite par les récupérateurs d’énergie. Pour y parvenir différents types de transducteurs (piézoélectrique, capacitif) peuvent être utilisés. La compatibilité des capacitifs sont les plus intéressant pour des circuits intégrés. A ce jours l’état de l’art montre que les MEMS capacitifs peut générer autour d’1µW pour un point de fonctionnement de 40V ce qui en ferait un bon candidat pour la technologie GaN-on-Si.
Jusqu’à présent la littérature scientifique ne propose pas solution complètement intégrée (transducteur et gestion de puissance électronique) pour une récupération d’énergie à large bande en fréquences et de type capacitif ; bien que des prototypes ont été proposés avec des piézoélectriques. De plus que très peu d’article traite du problème du diagnostic du transducteur pour évaluer son usure physique ce qui est fondamental pour un système autonome.
Le ou la Candidat(e) devra étudier l’état de l’art de la technique MPPT pour les récupérateurs d’énergie avec une emphase particulière sur les transducteurs capacitifs. Elle/il devra développer des connaissances sur les matériaux (GaN, InGaAs) et plus spécifiquement sur la Technologie GaN et comprendre leur intérêt pour les performances qu’offrent ces dispositifs fabriqués dans cette technologie. Enfin elle/il devra faire le design d’un circuit électronique intégré pour la gestion de puissance du système. Une analyse mathématique et des simulations basés sur des modèles non-linéaires de transducteur capacitifs (déjà validés) permettront une optimisation niveau système.
Doctorant.e: Holguin Weber Eduardo Javier