Stage/TFE en électronique de puissance (Master)

Job content

Mise au point d’un dispositif de mesure de courants pulsés en régime de pulvérisation magnétron

Le sujet du mémoire est en relation avec le projet FRHE « Plasmagen » (Financement de la recherche en Hautes Ecoles, 2021-2023). Ce projet consiste actuellement à étudier et développer un prototype de générateur électrique intégrant un système innovant de management d’arcs dans le cadre de la pulvérisation magnétron.La pulvérisation cathodique magnétron est une technique de dépôt de films minces (quelques couches atomiques à quelques centaines de nanomètres), synthétisés sur tout type de substrat, leur conférant des propriétés à haute valeur ajoutée [1,2].

D’un point de vue technologique, le suppresseur d’arcs utilisé dans le domaine de la génération des plasmas froids est un dispositif électronique capable de limiter la montée en courant (et la chute de tension aux bornes de l’interrupteur) durant la phase d’arcing, celle-ci étant responsable de l’éjection de microgouttelettes nuisibles à la qualité des dépôts. Un prototype de suppresseur d’arcs a été conçu dont les performances de détection et de suppression sont de l’ordre de la microseconde. Ce suppresseur est intégré dans un système de conversion électrique (module hacheur) générant des impulsions électriques de forte puissance sur une charge plasma.

C’est dans ce contexte que la mesure du courant délivré à la charge doit être étudiée (shunt, effet Hall, GMR, etc.). Le choix du capteur de courant dépend de ses performances en regard de notre application (temps de réponse, bande passante, immunité au bruit, etc.). Une étude comparative s’avérera donc nécessaire. Les informations issues du capteur seront ensuite traitées par un système ultra-rapide de type FPGA (Altera Cyclone® V SE 5CSEMA4U23C6N , ADC-SoC, Terasic, https://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=English&CategoryNo=165&No=1061&PartNo=2#contents) dans le but (i) de générer un signal d’alerte de « sur-courant » paramétrable, (ii) de calculer en « temps-réel » différents paramètres comme le courant de pointe, la puissance moyenne délivrée à la charge, etc., et (iii) de générer un signal de « défaut » suite au dépassement d’un seuil de tension aux bornes du transistor

Il est important de noter que l’étudiant sera capable de travailler en autonomie au sein du laboratoire (recherches bibliographiques, prise en main de la carte de développement, programmation VHDL, etc.). En effet, la carte développement Terasic acquise dans le cadre de ce projet est nouvelle, l’étudiant sera l’unique utilisateur. Ce travail pourra être réalisé en cotutelle avec le laboratoire d’électronique du Prof. C. Valderama à la Faculté Polytechnique de Mons.

[1] M. Michiels et al., La pulvérisation cathodique magnétron en régime d’impulsions de haute puissance (HiPIMS), Les techniques de l’ingénieur, IN207

[2] https://www.estisim.be/index.php/projets/plasmagen

Durée

13 semaines, du lundi 6 février 2023 au vendredi 5 mai 2023

Qualifications

Vous êtes étudiant en dernière année d’un cycle de Master (option électronique)