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Design of micromachined acoustic transducers

Conception de transducteurs acoustiques micro-usinés

Résumé : Les technologies microsystèmes offrent de nouvelles possibilités de réalisation de capteurs et d'actionneurs utilisant des ondes acoustiques, avec des avantages tels que la largeur de bande, la miniaturisation et la reproductibilité. Ces avantages font possible d'envisager des dispositifs à bas coût utilisant soit des capteurs soit des actuateurs, aussi appelés transducteurs, pour les dispositifs combinant la fonction de détection et d'actuation. On peut citer parmi ces applications la mesure de distance et la détection de présence, qui grâce à l'apparition des transducteurs micro-usinés, peuvent être réalisées dans des dispositifs où la place disponible est réduite. Cette thèse décrit l'étude et la réalisation de transducteurs ultrasonores micro-usinés. Après avoir exposé les différentes technologies de conception et fabrication de transducteurs ultrasonores micro-usinés, l'étude se concentre sur la réalisation d'un transducteur fonctionnant en mode pulse-écho. La membrane du transducteur est mise en mouvement par actuation thermique à sa fréquence de résonance en incluant le transducteur et l'électronique dans un oscillateur électro-mécanique. La réception de l'écho induit des contraintes au sein de la membrane et donc une variation de résistance électrique au niveau des jauges piezorésistives qui est amplifiée et filtrée par l'électronique intégrée. L'interface électronique permet de corriger les effets critiques de ce type de transducteur (variation de température, procédé de fabrication,..) afin de mesurer le signal avec la sensibilité maximale. L'utilisation d'une technologie standard CMOS permet l'intégration du transducteur et de son électronique sur la même puce