Soutenance mémoire
Capteur électrochimique et contrôle des lignes d’échappement
Principe de l’hétérojonction AlGaN/GaN.
Afin de mieux comprendre le fonctionnement du transistor HEMT nous allons présenter brièvement la structure et principe de l’hétérojonction AlGaN/GaN.
Hétérojonction ou hétérostructure résultat de juxtaposition de deux matériaux dont les largeurs des bandes interdites sont différentes. AlGaN est caractérisé par le large bande interdite 3.82eV, GaN faible gap 3.4eV.Du fait des règles d’Anderson, les niveaux de Fermi des deux matériaux s’alignent lors de La jonction. De la juxtaposition des deux couches résulte une discontinuité de la structure de bande d’énergie à l’interface ΔEc représenté sur la figure IV.7, cette structure permet la création d’un gaz d’électrons dans le canal peu dopé favorisant la monté en fréquence.
Etat de l’art sur le développement des capteurs
NO, NO2 et NH3 à base de transistor HEMT GaN. Le défi majeur aujourd’hui réside dans l’amélioration de sélectivité et la sensibilité de capteur HEMT GaN aux gaz NO, NO2 et NH3. Car le problème majeur reste l’interférence venant des autres gaz polluants et réactifs dans le pot d’échappement, d’autre part la température de fonctionnement optimal de transistor HEMT GaN faible par rapport à la température des lignes d’échappement. Pour cela un ensemble des problèmes est à prendre en considération pour atteindre l’objectif du projet :
Les électrodes
La sélectivité et la sensibilité sont majoritairement dépendantes de la nature des électrodes. Une des solutions plus simple pour améliorer les propriétés de détection consiste dans le choix du matériau d’électrode. Le platine est le matériau le plus utilisé. Ses performances dépendent naturellement de la température de fonctionnement. Le traitement des HC et du CO se fait par une réaction d’oxydation catalysée par du platine ou du palladium, d’où permet d’amélioré la réponse de capteur vers NOx
2CO + O2 → 2CO2 EQIV.8
4CxHy + (4x+y)O2 → 4xCO2 + 2yH2O EQIV.9
Le traitement des NO2 est réalisé par une réaction de réduction catalysée par du rhodium, donc, avantage pour amélioré la réponse vers CO, et HC.
2NO + 2CO → N2 + 2CO2 EQIV.10
Protection thermique
La température de fonctionnement optimale du transistor HEMT GaN, environ 600 oC, et la température des lignes d’échappement 1000oC, insupportable par les transistors HEMT, cependant il faut essentiellement focaliser l’étude sur un système capable de réduire l’effet de la température sur le capteur.
Isolation source et drain
Le contact des gaz avec la source et drain de transistor, influence la réponse de capteur, donc il faut aussi focalisés l’étude sur des techniques pour isolée ses électrodes.
Conclusion
Le transistor HEMTs montre une réponse favorable pour les trois gaz cibles, NO, NO2 et NH3 à 300 ° C. Même pour des faibles concentrations de NO et de NO2 (100 ppm) et à des concentrations aussi faibles que 3 ppm pour NH3.Objectif de projet CLENNAGE d’une part améliorer la sélectivité de capteur, d’autre part l’innovation des solutions pour adapter la température de fonctionnement optimal de transistor HEMT GaN par rapport à la température des lignes d’échappement.
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie pilotage informatique |
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre 0 : Présentation de l’IEMN, laboratoire d’accueil
Chapitre I. Description du contexte
1 La problématique
I.2 les principaux polluants
I.3 Les normes européennes d’émissions de gaz polluants
I.4 Les systèmes de dépollution
I.4.1 Catalyseur trois voies
I.4.2 Catalyseur d’oxydation diesel
I.4.3 Traitement des oxydes d’azote
I.5 La nécessité d’un capteur de gaz
I.6 Conclusion
Référence
CHAPITRE II. Capteur électrochimique et contrôle des lignes d’échappement
II.1 Introduction
II.2 Capteur potentiométrique
II.3 Capteur ampérométrique
II.4 Capteurs intégrés en ligne d’échappement
II.4.1 Sonde lambda ou sonde à oxygène
II.4.2 Capteur NOx
II.4.3 Capteur NH3
II.5 Conclusion
Référence
CHAPITRE III. Traitement des échantillons, techniques de caractérisations utilisées et optimisation du capteur
III.1 Introduction
III.2 Technique de caractérisations : Analyse par EDX et MEB
III.3. Analyse du capteur PSA
III.3.1 La résistance chauffante
III.3.2 L’isolation électrique
III.3.3 Les trous d’interconnexion et plots de soudures
III.3.4 Electrolyte solide – Zircone stabilisée à l’oxyde d’yttrium
Référnce
CHAPITRE IV. Transistor HEMT GaN pour capteur de gaz
IV.1 Introduction
IV.2 Le nitrure de gallium
IV.2.1 Bande interdite. IV.2.2 Champ de claquage et champ critique
…… IV.2.3 Mobilité des électrons
IV.2.4 Conductivité thermique, conductivité électrique, résistivité
. IV.2.5 Densité de porteurs intrinsèques.
. IV.2.6 Synthèse
IV.3 Le transistor HEMT GaN
IV.3.1Principe de fonctionnemen
IV.3.2Principe de l’hétérojonction AlGaN/GaN
IV.4 : Sensibilité de l’hétérostructure AlGaN/GaN au NO, NO2 et NH3
IV.5 Conclusion
Référence
CHAPITRE IV. Pilotage informatique
V.1 introduction
V.2 Interface graphique sous Matlab
V.2.1 Vue d’ensemble
V.2.2 Connexion
V.2.3 Info défauts
V.2.4 Capteurs
V.2.5 Capteurs d’oxygène
V.2.6 Help
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