Thermo mechanical modeling of piezoresistive pressurs sensor using FDM of Electric heater
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Date
2023
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Abstract
L’object if principal de la thèse est d’étudier et de modéliser le comportement
thermomécanique des capteurs de pression avec détection piézorésistive. La recherche
commence par un examen approfondi de la littérature pour acquérir une compréhension
globale de l’état actuel de la technique dans ces disposit ifs. Cet examen porte sur les
propriétés mécaniques et physiques des matériaux utilisés dans la fabrication de ces
capteurs.la recherche se concentre sur l’étude de la déviat ion au centre de la membrane et
de la contrainte ressentie sur ses bords dans différentes conditions de pression et de
température au repos.
Dans cette étude, nous nous concentrons sur l’analyse de la mobilité, un paramètre
électrique essent iel d’un piezoresistor, et sa corrélat ion directe avec l’effet piezoresistif
dans les capteurs de pression piezoresist ive. Nous étudions l’influence de la température
sur la mobilité lorsqu’un potentiel électrique est appliqué.
Pour ce faire, nous développons une approche théorique et numérique basée sur la
mobilité des piezoresistors de silicium de type p et un modèle de différence finie (FDM)
pour l’auto-guérison. Nous analysons l’évolution de la mobilit é dans le temps pour
différents niveaux de dopage et les augmentations de température en utilisant un modèle
numérique combiné pour la mobilit é et l’auto-guérison. Nous considérons également
différents paramètres géométriques du capteur, tels que la longueur latérale et l’épaisseur
de la membrane, et examinons la mobilité en fonction de la tension de polarisation.
Le fonctionnement prolongé du capteur entraîne un impact important de la
température sur la mobilité, ce qui entraîne une dérive de la réponse de sortie. Notre
recherche permet de prédire le comportement de la température, facilite l’optimisat ion des
appareils et recommande de réduire la tension appliquée pour atténuer les effets d’autoéchauffement
dans les capteurs de pression piézorésistifs. Cette recherche améliore la
compréhension des effets de la température dans les capteurs de pression piézorésistifs,
permettant la prédict ion et l’atténuation de l’auto-chauffage. L’optimisat ion de la
géométrie des appareils et des sources de tension réduit l’impact de la température sur les
performances des capteurs.