Dès à présent, le monde est face à des enjeux majeurs : augmentation de la production d'énergie, réduction des impacts de la production et de la consommation d'énergie sur l'environnement. La transition vers des énergies durables a déjà commencé. Le photovoltaïque a sa place parmi les énergies renouvelables qui permettront de relever ce défi. Ce travail de thèse porte sur les pérovskites hybrides halogénées et plus particulièrement leur utilisation dans des cellules solaires. En effet très récemment, ces matériaux ont attiré l'attention de la communauté scientifique en raison de leurs propriétés optoélectroniques remarquables : bande interdite directe, forte absorption de la lumière, longueurs importantes de diffusion des porteurs, propriétés optoélectroniques accordables mais aussi une fabrication aisée et à bas coût. En quelques années, le rendement a connu une augmentation spectaculaire de 3,8 % en 2009 à 22,7 % en 2017. Ainsi, ces derniers résultats placent les cellules pérovskites comme des concurrents potentiels face aux cellules solaires à base de silicium cristallin qui représentent aujourd'hui 90 % des cellules en service. Dans la conception des cellules solaires à base de pérovskite, la couche de pérovskite est généralement intercalée entre deux couches de transporteurs de charges : les couches de transporteurs d'électron et de trou (ETM et HTM, respectivement). La qualité de ces couches est essentielle pour obtenir de hauts rendements. Dans ce travail, les propriétés optoélectroniques des pérovskites halogénées sont étudiées ainsi que plusieurs couches de transport de charge. / In the future, the world has to face up to major challenges: increasing the energy production, reducing the environmental impact, moving towards sustainability in energy, etc. Renewable energies such as photovoltaics can meet these challenges. This thesis concerns hybrid halide perovskite materials and their use in solar cells. These materials have recently attracted a lot of attention owing to their direct bandgaps, strong light absorption, large carrier diffusion lengths, tunable optoelectronic properties, and their facile and low-cost fabrication In few years, their energy conversion efficiency has rapidly increased from 3.8 % in 2009 to 22.7 % in 2017, hence approaching efficiencies of crystalline silicon based-devices which represent 90% of commercial photovoltaic cells. In the design of perovskite cells, the perovskite photoabsorber is generally sandwiched by two interfacial layers that yield selective charge collections: the hole and electron transport layers (HTM and ETM). Good quality and adapted interfacial layers are required to obtained high efficiency cells. In this thesis, both the perovskite material and the interfacial layers are investigated.

Ο εξοπλισμός και οι αγωγοί που μεταφέρουν την υψηλή τάση ακολουθούν συγκεκριμένες τιμές ασφάλειας και ελέγχου. Με τον όρο υπερτάσεις εννοούμε τις τάσεις που εμφανίζονται στα ηλεκτρικά δίκτυα και που συνήθως έχουν εύρος μεγαλύτερο από εκείνο της κανονικής τάσης λειτουργίας. Οι υπερτάσεις έχουν κατά κανόνα ανώμαλη μορφή και είναι ικανές να προκαλέσουν διηλεκτρικές καταπονήσεις μεγάλου μεγέθους στις μονώσεις ενός συστήματος. Κατά τον σχεδιασμό της μόνωσης ενός συστήματος υπάρχουν δύο εξαιρετικά σημαντικές παράμετροι που πρέπει να ληφθούν υπ’όψην από τους κατασκευαστές: 1) Ο καθορισμός της μορφής των τάσεων που καταπονούν την μόνωση 2) Ο καθορισμός της αντοχής της μόνωσης όταν υφίσταται καταπόνηση από συγκεκριμένες μορφές τάσεων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση της καταπόνησης που υφίσταται διάκενο ακίδα-πλάκα συνολικού μήκους 6cm στο οποίο παρεμβλήθηκε μετακινούμενο διάφραγμα. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν αφορούν την μελέτη της τάσης διάσπασης και τον τρόπο με τον οποίο αυτή μεταβάλλεται σε σχέση με την γεωμετρία του διακένου αλλά και τις ατμοσφαιρικές συνθηκες. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την ανάλυση της καταπόνησης που υφίσταται διάκενο ακίδας-πλάκας είναι ότι καθώς απομακρύνεται το διάφραγμα από την ακίδα η τάση διάσπασης μειώνεται. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι όσο πλησιάζει το διάφραγμα την ακίδα μειώνεται η τυχαιότητα του φαινομένου της διάσπασης πράγμα το οποιό σημαίνει πως ο σχεδιασμός ενός συστήματος μόνωσης δύναται να γίνει πιο ακριβής. Τέλος παρατηρείται ότι ανάμεσα σε σετ μετρήσεων με ίδια απόσταση διαφράγματος από την ακίδα υπάρχει μια απόκλιση στις τιμές της U50%. Αυτή η απόκλιση οφείλεται σε διάφορους παράγοντες. Ένας εξ’αυτών είναι η μικρή μεταβολή των ατμοσφαιρικών συνθηκών κατά την χρονική απόσταση που παρεμβλήθηκε ανάμεσα στα σετ μετρήσεων. Έναν δεύτερο παράγοντα αποτελούν οι πιθανές υπερπηδήσεις που συνέβησαν κατά την διάρκεια των επιβολών τάσης στο διάκενο. / The equipment and conductors that "carry" high voltage are taking specific values of security and control. Using the term, hyper-voltage, the researchers mean those voltages that appear in electricity networks and they usually have a width value greater than the normal operating voltage. Most of the times, hyper-voltages are typically have irregular form and they are capable of causing large dielectric stresses in the insulation of a system. When designing an insulation system there are two very important parameters that have to be taken under consideration by the manufacturers: 1) The determination of a voltage form that stresses the insulation equipment 2) The determination of the insulation resistance when there is strain from specific voltage forms. The purpose of this paper is to analyze the voltage stress that is happening in a 6cm gap of pin-plate which was inserted by removable diaphragm. The conclusions drawn are concerning the study of breakdown voltage and how it changes with respect to the geometry of the gap and the atmospheric conditions. One conclusion that arises from the stress analysis of the pin-plate gap is that when the diaphragm is moving away from the pin the breakdown voltage is decreasing. It is also worth noting that as the diaphragm is moving towards the pin, the breakdown phenomenon is becoming less random. This means that the design of an insulation system can be made more accurate. Another conclusion is related to the discrepancy in the values of U50% between different sets of measurements. The distance between the diaphragm and the spike is influencing the above observation. This discrepancy is due to several factors. The first factor is related to the small change of weather conditions during the different sets of measurements. The second factor is related to the possible jumps that occurred during the voltage imposition in the gap.

- / -

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός πλήρους αυτοματοποιημένου συστήματος παραγωγής και παροχής ηλεκτρικών τάσεων με τη χρήση Προγραμματιζόμενου Λογικού Ελεγκτή (PLC) και συστήματος εποπτικού ελέγχου και συλλογής πληροφοριών (SCADA). Το σύστημα βρίσκεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Ο αρχικός σχεδιασμός και υλοποίηση του συστήματος έγινε το 1987 από την εταιρία ΑSEA BROWN BOVERI (ABB). Με την πάροδο του χρόνου εμφανίστηκαν βασικά λειτουργικά προβλήματα τα οποία σε συνδυασμό με την ανύπαρκτη τεχνική υποστήριξη οδήγησαν στην προβληματική λειτουργία και σταδιακά στην κατάρρευση του συστήματος. Στην πορεία λειτούργησαν κάποιες παροχές (Ε1 και Ε3) μέσω κονσόλας κλασικού αυτοματισμού με μπουτόν. Έτσι, με την πρωτοβουλία του Καθηγητή Δρ. -Μηχανικού κου Αθανασίου Ν. Σαφάκα ανατέθηκαν 7 διπλωματικές εργασίες σε φοιτητές του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών, οι οποίες είχαν ως στόχο την επαναλειτουργία του αρχικά αυτοματοποιημένου συστήματος, με χρήση Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών τελευταίας γενιάς. Για την πραγματοποίηση του έργου αυτού, το σύστημα μελετήθηκε εκτενώς, καταγράφηκαν όλα τα στοιχεία του και επαναλειτούργησε, σταδιακά, σε τρεις φάσεις ανάθεσης διπλωματικών εργασιών. Συγκεκριμένα πρόκειται για την παραγωγή 10 διαφορετικών τύπων τάσεων σε 12 εργαστηριακές θέσεις. Στην 3η φάση υλοποίησης και ολοκλήρωσης του έργου, όπου εντάσσεται και αυτή η διπλωματική, υλοποιήθηκαν οι εξής παροχές: • Ε6 = 0V…230V DC • Ε7 = 0V…230V DC • Ε8 = 0V…500V DC • Ε9 = 149V…450V DC • Ε10 = 150V…500V AC, 15…100Hz Πρόκειται για μεταβλητές τάσεις που παράγονται από ζεύγη ηλεκτρικών μηχανών. Οι μηχανές αυτές βρίσκονται στο υπόγειο του Εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας και ο χειρισμός τους γίνεται από ένα φιλικό ως προς το χρήστη περιβάλλον μέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή (σύστημα SCADA). Ο χειριστής δεν χρειάζεται να έχει ιδιαίτερες γνώσεις για να λειτουργήσει το όλο σύστημα διότι δεν έρχεται σε άμεση επαφή με τον Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (PLC) , ο οποίος είναι υπεύθυνος για την σωστή λειτουργία του συστήματος. Ο χειριστής έρχεται μόνο σε επαφή με το σύστημα SCADA , το οποίο βασίζεται στο πρόγραμμα του PLC για να λειτουργήσει. Έτσι το σύστημα που υλοποιήθηκε παρέχει ασφαλιστικές δικλείδες για την αυτόματη αντιμετώπιση οποιουδήποτε είδους σφάλματος παρουσιαστεί (υλικού αλλά και χειρισμού) , προειδοποιητικά μηνύματα και καταγραφή ιστορικού βλαβών. Ουσιαστικά προλαμβάνει και αντιμετωπίζει το σφάλμα αλλά και το λάθος του χειριστή αυτόματα και ταχύτατα. Κάποια μέρη της εργασίας με ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι: για την διεκπεραίωση της παροχής Ε9 γίνεται παραλληλισμός σύγχρονης γεννήτριας στο δίκτυο αυτόματα μέσω του Προγραμματιζόμενου Λογικού Ελεγκτή. Επίσης δημιουργήθηκε ένας ομαλός εκκινητής (soft starter) για έλεγχο ασύγχρονης μηχανής εκμεταλλευόμενοι την παροχή Ε10. Όλες οι παροχές μπορούν να δοθούν στους εργαστηριακούς πάγκους για εκπαιδευτικούς αλλά και ερευνητικούς σκοπούς. Στην διπλωματική γίνεται εκτενή αναφορά στις παραπάνω παροχές ,στις συνδεσμολογίες που κάναμε ,στον προγραμματισμό του PLC καθώς και στο σύστημα SCADA που έρχεται σε επαφή ο χειριστής. / This diploma thesis’ objective was to create a fully automated electrical voltage production and supply system using Programmable Logical Controller (PLC) and Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). This system is located in the Electromechanical Energy Conversion Laboratory of Electrical and Computer Engineering Department. The initial design and implementation of the system was in 1987 by ΑSEA BROWN BOVERI (ABB). The basic operational problems combined with little technical support led to the insufficient operation and gradually to the collapse of the system. Some supplies (E1 and E3) operated later on, using typical automation control with button console. So, Professor Dr.-Ing. Athanasios N. Safacas initiated the reoperation of the automated system with the use of new PLCs. For this purpose he assigned seven diploma thesis to the students of Electrical and Computer Engineering Department. To complete the project, the system had to be fully analyzed and its components fully registered. The project was finalized after three phases. The system includes 10 different types of electrical voltage in 12 different laboratory locations. During the third phase, that this diploma thesis is part of, the following supplies needed to be implemented : • Ε6 = 0V…230V DC • Ε7 = 0V…230V DC • Ε8 = 0V…500V DC • Ε9 = 149V…450V DC • Ε10 = 150V…500V AC, 15…100Hz These are variable voltage that are produced by electrical machine pairs. The machine are located at the basement of Electromechanical Energy Conversion Laboratory and they are operated by SCADA. The system is operated exclusively by SCADA ,so the operator doesn’t need to have special knowledge of the whole system. The system is secured against any error (hardware or operation) and offers warning messaging and saves error history. Some sections of great interest are: • The E9 supply operates through parallelism of synchronous generator with the energy network. This is achieved auto by the Programmable Logical Controller. • The E10 supply was used to provide a soft starter simulation in order to control the speed of asynchronous machine. In the diploma thesis includes all the information about the power supplies, the connections that were made, the PLC programming and the making of the SCADA system.

Η ανάγκη για εξοικονόμηση ενέργειας δεν θα μπορούσε να αφήσει ανεπηρέαστα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Έτσι, κατά τον σχεδιασμό ενός σύγχρονου ηλεκτρονικού κυκλώματος γίνεται προσπάθεια για αύξηση της αποδοτικότητας διαχείρισης της ισχύος ώστε να μειωθεί η κατανάλωση και να αυξηθεί η αυτονομία. Ένα από τα πιο γνωστά κυκλώματα που συναντάται στις περισσότερες εφαρμογές της ηλεκτρονικής είτε πρόκειται για αναλογικές είτε για ψηφιακές, είναι αυτό του τελεστικού ενισχυτή. Προς, αυτήν την κατεύθυνση, διάφορες καινοτόμες τοπολογίες έχουν προταθεί για την σύγχρονη ενισχυτική βαθμίδα που σκοπό έχουν την μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας διαχείρισης του σήματος, με την ελάχιστη κατανάλωση. Συνεπώς, ένας αποδοτικός τελεστικός ενισχυτής, εκτός από μεγάλο κέρδος σε μεγάλη περιοχή συχνοτήτων, θα πρέπει να παρέχει ταυτόχρονα την ικανότητα διαχείρισης σημάτων με το μέγιστο δυνατό εύρος και την δυνατότητα οδήγησης μεγάλων φορτίων. Κατά συνέπεια, νέες τεχνικές παρουσιάζονται για την διαχείριση του σήματος, τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο κάτω από συνθήκες χαμηλής τροφοδοσίας. Αυτή η εργασία έχει σαν αντικείμενο την μελέτη των βαθμίδων εισόδου τελεστικών ενισχυτών με εύρος rail-to-rail καθώς και των βαθμίδων εξόδου τάξεως ΑΒ. Μια rail-to-rail βαθμίδα εισόδου, μπορεί να διαχειριστεί την τάση τροφοδοσίας στο έπακρο δεχόμενη σήματα μεγάλου εύρους τάσεων, ενώ η βαθμίδα εξόδου έχει σαν κύριο πλεονέκτημα την γρηγορότερη οδήγηση μεγάλων φορτίων με ελαχιστοποίηση της παραμόρφωσης. Έτσι, στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές αρχές που διέπουν τα κυκλώματα χαμηλής τροφοδοσίας και οι περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπ’ όψιν κατά τον σχεδιασμό των κυκλωμάτων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αυτής της εργασίας παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των rail-to-rail βαθμίδων εισόδου και οι βασικές τεχνικές υλοποίησής τους. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι βασικές αρχές λειτουργίας των βαθμίδων εξόδου τάξεως ΑΒ με τις αντίστοιχες τεχνικές υλοποίησης. Στα επόμενα κεφάλαια αυτού του συγγράμματος προτείνεται ένας νέος τελεστικός ενισχυτής ο οποίος αποτελείται από μια rail-to-rail βαθμίδα εισόδου και από μία βαθμίδα εξόδου τάξεως ΑΒ ενώ γίνεται χρήση 1V για την τάση τροφοδοσίας. Άλλο ένα πλεονέκτημα της προτεινόμενης αρχιτεκτονικής, είναι αυτό της δυνατότητας ρύθμισης των συνθηκών πόλωσης ώστε να διατηρείται η λειτουργικότητα του ενισχυτή αλλά και να προσαρμόζεται στις εκάστοτε ανάγκες της κάθε εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού του τελεστικού ενισχυτή, είναι η δυνατότητα ρύθμισης της διαγωγιμότητας της εισόδου με γραμμικό τρόπο μέσω μιας πηγής ρεύματος. Αντίστοιχα, επιλέγοντας μεγαλύτερο ρεύμα για την βαθμίδα εξόδου υπάρχει η δυνατότητα μείωσης της καθυστέρησης μετάδοσης του σήματος σε μεγάλα φορτία. / A new technique for rail-to-rail input stage is proposed in this Letters. The proposed technique is based on the master-slave approach of complementary MOS transistor pairs. The input transconductance is linearly tunable over a large range and is almost constant for rail-to-rail common-mode range. The effectiveness of the proposed technique was verified by simulations using a standard 0.18μm CMOS process.

- / -

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε ο τρόπος κατασκευής νανοσωλήνων TiO2 .Επίσης ερευνήθηκαν κάποιοι παράμετροι που επηρεάζουν την γεωμετρία τους όπως είναι η τάση, ο χρόνος και οι ηλεκτρολύτες. Αρχικά στο πρώτο κεφάλαιο αναλύθηκε εκτενέστερα η νανοτεχνολογία η οποία σχετίζεται με την κατανόηση και τον έλεγχο της ύλης, σε διαστάσεις 1 έως 100 nm. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μια πλήρη ταξινόμηση των νανοϋλικών καθώς και η εφαρμογή τους στην αεροναυπηγική στην ιατρική και ως ηλιακές κυψελίδες. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην ηλεκτροχημική ανοδίωση, μια από τις πιο γνωστές μεθόδους για την σύνδεση και παραγωγή νανοσωλήνων, αλλά και για την κατασκευή νάνο-επιφανειών. Επιπλέον αναφέρονται όλα τα συστατικά που χρησιμοποιούνται στη μέθοδο αυτή αλλά και όσα πρέπει να γνωρίζουμε για τους ηλεκτρολύτες. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία το υλικό με το οποίο ασχοληθήκαμε, μελετήσαμε και επεξεργαστήκαμε ήταν το τιτάνιο, το οποίο αναλύεται στο τρίτο κεφάλαιο. Το Τιτάνιο είναι ένα παραδοσιακό μέταλλο με πολύ καλές ιδιότητες μηχανικές αλλά και φυσικές έχοντας αρκετές εφαρμογές σε πάρα πολλούς τομείς όπως στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην ιατρική, στη χημική βιομηχανία και στη ναυπηγική. Έπειτα στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις κατανομές που χρησιμοποιήσαμε στην διπλωματική αυτή όπως είναι η κανονική κατανομή ή κατανομή Gauss και στην Weibull κατανομή. Οι κατανομές αυτές ήταν το εργαλείο για να μπορέσουμε να ερμηνεύσουμε αλλά και να κατανοήσουμε πλήρως τα αποτελέσματα μας. Στο κεφάλαιο πέντε παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία διεξαγωγής των πειραμάτων μας, αλλά και πλήρης ανάλυση και σχολιασμός των αποτελεσμάτων. Τέλος στο κεφάλαιο έξι αναλύονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τα πειράματα για την παρούσα διπλωματική εργασία. / In the present master thesis the construction route of TiO2 nanotubes were studied. A variety of parameters, that affect their geometry such as voltage, time and electrolytes. was investigated. Ιn the first Chapter become report in the nanotechnology which is related to the conception and control of material in dimension 1 to 100nm. Then, a complete categorization of nano-materials is carried out. Also we talked about the applications of these to the field of aeronautical, medicine and solar cells. In the second chapter we analysed in detail the electrochemical anodizing, one of the most well-known procedures for the connection and production of nanotubes but also for the construction of nano-surfaces. Furthermore, all the materials used for this method are mentioned as well as everything we need to know about electrolytes. In the present master thesis the material which we worked on, studied and processed was titanium which is analyzed in the third chapter. Titanium is a traditional metal having excellent mechanical and physical properties that make it useful in many applications such as car industry, medicine, chemical industry and shipbuilding. In the fourth chapter there is a reference to the master thesis used during the dissertation such as the normal distribution or Gaussian distribution and Weibull distribution. These distributions were considered the tool that enabled us to explain and fully understand our results. Chapter five presents the analytical procedure to conduct our experiments and thorough analysis and discussion of our results. Finally, in chapter six the results derived from the experiments in the present master thesis are analyzed.

Ces travaux de recherche concernent les amplificateurs RF de puissance pour stations de base. La technologie actuelle de transistor RF la plus compétitive, le LDMOS, est confrontée à l’augmentation constante du débit et à la concurrence d’autres technologies comme le HEMT GaN. Un autre challenge est l’intégration de l’adaptation de sortie réalisée en dehors du boîtier qui n’est plus compatible avec les futurs standards combinant jusqu’à soixante-quatre amplificateurs de puissance proches les uns des autres.Une première piste envisagée dans cette thèse est le substrat Si à haute résistivité. A partir de simulations puis de mesures sur plaques, l’amélioration du facteur de qualité des éléments passifs a été démontrée mais ces premières investigations ne permettent pas l’intégration de l’adaptation de sortie avec la technologie actuelle bien que les résultats soient très encourageants. Les challenges technologiques de ce nouveau substrat ont mené à considérer la structure différentielle pour les amplificateurs. En plus des avantages connus de cette configuration, nous avons montré que la conception d’un amplificateur de puissance différentiel montre une amélioration importante de la bande instantanée répondant au besoin d’un débit toujours plus élevé. Cette amélioration ne dégrade pas les autres performances en gain, rendement et puissance de sortie. Dans la continuité de cette thèse, les perspectives concernent la conception d’un amplificateur de puissance sur substrat SI à haute résistivité combinée à une structure différentielle qui pourrait permettre une avancée majeure sur toutes les performances tout en gardant l’avantage du faible coût du LDMOS Silicium en comparaison des autres substrats. / This research concerns the RF power amplifiers for base stations. The current most competitive technology of RF transistor, the LDMOS, faces the constantly increasing data rate and competition from other technologies such as GaN HEMT. Another challenge is the integration of the output matching made outside of the package which is not compatible with future standards combining up to sixty-four power amplifiers close to each other. A first track proposed in this thesis is the high resistivity Si substrate. From simulations and measurements on wafers, improved passive elements quality factor has been demonstrated but these initial investigations do not allow the integration of the output matching with the current technology, although the results are very encouraging. The technological challenges of this new substrate led to consider the differential structure for amplifiers. Besides to the known advantages of this configuration, we have shown that the design of a differential power amplifier shows a significant improvement in the instantaneous band width meeting the need for higher data rate. This improvement does not degrade other performance as gain, efficiency and output power. In continuation of this thesis, the perspective concerns the design of a power amplifier on a high resistivity Si substrate combined with a differential structure that could enable a major advance over all performance while keeping the advantage of low cost of LDMOS silicon compared to other substrates.

Les travaux de thèse visent à optimiser la linéarité des HEMT GaN et intervenir dans la mise en oeuvre d’un banc load-pull multi-tons (MTLP). L’optimisation repose sur la simulation électrique d’un modèle du transistor et la quantification des effets des non-linéarités du modèle, les effets des parasites basses-fréquences soustraits au préalable. La mesure MTLP unifie potentiellement les caractérisations en linéarité traditionnelles. La réalisation de l’environnement de simulation permettant de simuler un modèle et la configuration MTLP accompagnent ces travaux. La modélisation considère un développement 8x0.25x75μm² et un point de repos (30V, 60mA). La caractéristique intrinsèque Id(Vgs, Vds) est identifiée de façon relativement rigoureuse et l’interprétation selon laquelle deux cadences d’émission (longue/rapide) et un seuil d’activation en Vds caractérisant les pièges longs est renforcée. Les modèles petit-signal et thermique sur Cgd sont directement extraits de paramètres [S] BF. L’émulation télécom est réalisé avec un signal à 8 raies pures irrégulièrement espacées satisfaisant aux conditions : PAPR=8.5 dB et loi gaussienne des composantes I,Q(t). Le choix des fréquences nous prémunit de l’interférence parmi IM3,5 (intermodulation d’ordre 3,5) et raies principales et l’acquisition (amplitude/phase) couvrent raies principales et d’IM3 de de relation fi + fj-fk et 2 fi-fj. Le critère de linéarité est celui du C/13 (taux d'intermodulation d'ordre3). Les signaux mono-/bi-porteuses sont parallèlement mis en oeuvre pour mesurer et comparer la linéarité de technologies GH25, GH50 et concurrente à 2 et 4 GHz. La nonlinéarité parasite est quantifiée sur la puissance disponible à l’entrée ( 1/2|a1|2 ) et l’analyse conjointe des caractéristiques temporelles d’enveloppe est proposée. / The PhD aims at optimizing the linearity of GaN HEMT in addition to the development and exploitation of a multi-tone load-pull bench (MTLP). The optimization is commonly based on electrical simulations implementing a model of the transistor and telecom signal and consists of identifying the influence of each non-linearity while annihilating low-frequency parasitics effects (models). The MTLP experiment has some capability to unify the classical linearity characterizations. The electrical simulation consistent with MTLP data is also suggested. The modelling focus on a 8x0.25x75μm² HEMT GaN sample and a (30V, 60mA) quiescent bias. The intrinsic Id(Vgs,Vds) characteristic is more accurately evaluated and more consistent look the interpretation that two types of emission time-scale (fast and long) plus a Vds trigger threshold (15V) characterizing the ‘long’ trap. The small-signal and the thermal model related to Cgd are straightforwardly extracted from low-frequency [S] parameters. A signal composed of unequally-spaced 8 tones has a PAPR=8.5 dB and Gaussian statistical rule of its I,Q(t) components (telecom properties). The frequency set implies no interferences among IM3,5 (3rd,5th order intermodulation ratio) and main tones. Power-wave acquisition cover the main tones and IM3 satisfying fi + fj-fk and 2 fi-fj. The C/I3 (3rd order carrier-to-intermodulation ratio) is the main linearity criterion. CW (Continuous Wave) and two-tone signals are also put into operation to survey and compare the linearity performances of GH25, GH50 and acompetitor. The parasitic non-linearity is quantified ( 1/2|a1|2 ) and the time-domain analysis give rise to interpretation about how trap effect may interact with linearity.

Les cartes électroniques modernes nécessitent des analyses avancées d’intégrité du signal (IS), d’intégrité de puissance (IP), et de compatibilité électromagnétique (CEM). Face aux complexités des circuits imprimés, les méthodes de calcul classiques ne permettent ni de poser le problème ni de l’analyser théoriquement. Cependant, l’analyse tensorielle des réseaux (ATR) basée sur la méthode de Kron complétée du modèle de Branin (KB) laisse entrevoir une capacité d’analyse plus avancée des PCB. L’ATR appliquée à l’espace des mailles conduit à une modélisation compacte et une expression lagrangienne directe des circuits imprimés. Cette thèse présente une approche sous l’ATR appliquée aux circuits imprimés d’IS, IP, CEM et multiphysique des circuits imprimés multicouches. Après la description de l’état de l’art, la méthodologie de base de l’approche par l’ATR est décrite à l’aide de la formulation des métriques tensorielles dans le domaine des fréquences. Après définition des éléments primitifs nécessaires pour les structures des circuits imprimés et l’introduction analytique de la méthode KB, le modèle sous l’ATR et des analyses de sensibilité sont comparées avec des simulations « 3D » en utilisant des outils commerciaux et des mesures expérimentales du régime continu jusqu’à des fréquences de quelques gigahertz. Ensuite, le modèle des circuits multicouches est originellement traduit totalement dans le domaine temporel (DT) en définissant les opérateurs temporels appropriés aux éléments dits « primitifs » sous l’ATR. La pertinence du modèle ATR en DT est vérifiée par des comparaisons avec des simulations é3D » et des mesures de circuits multicouches en prenant en compte des signaux de débits de l’ordre du gigabit par seconde. Dans la partie suivante, des modèles innovants élaborés via l’ATR pour la CEM en modes rayonnés des cartes multicouches sont étudiés en considérant des couplages entre champs électromagnétiques et cartes multicouches. La modèle élaboré sous l’ATR pour la CEM des modes rayonnés est validé avec un scénario composé de circuits imprimés multicouches avec une ligne d’interconnexion en forme de « Z » agressés par des rayonnements électromagnétiques émis dans différentes directions de propagation, et aussi avec un couplage rayonné entre un circuit microruban avec une ligne en forme de « I » et un circuit multicouche. Puis, une analyse multiphysique complètement originale d’un circuit multicouche sous agression de cycle thermique est développé toujours sous le formalisme de l’ATR en traitant des phénoménologies électromécaniques. Après avoir formulé l’expression des sous-systèmes monophysiques, la métrique multiphysique du circuit multicouche sous agression de cycle thermique est élaborée. La faisabilité de cette analyse multiphysique est vérifiée à l’aide d’une preuve de concept d’un circuit à quatre couches. La dernière partie de cette thèse est consacrée à la CEM en mode conduit d’un circuit imprimé composé d’interconnexions multicouches, de composants passifs et de circuits intégrés comme composants actifs. Il est démontré que l’approche par l’ATR permet d’hybrider des modèles analytiques, numériques, et les standards IC-EMC et IBIS afin de réaliser une analyse pertinente de la CEM des cartes multicouches. Ce modèle typiquement système permet de prédire des niveaux de bruits émis par des perturbations CEM liées aux courants de perturbation induits par des circuits intégrés, via une matrice impédance de transfert dans les domaines des fréquences et du temps. / The modern electronic printed circuit boards (PCBs) require challenging signal integrity (SI), power integrity (PI) and electromagnetic compatibility (EMC) analyses. The PCB analysis conventional computational methods do not allow to pose and to analyse theoretically most of problems. However, the Kron’s method completed by Branin’s one based tensorial analysis of networks (TAN) promises a complex PCB analyses possibility. The TAN formalism applied to mesh space allows the PCB compact modeling and direct Lagrangian expression. This thesis introduces multilayer PCBs SI, PI, EMC, and Multiphysic TAN approaches. After the state-of-the-art description, the TAN modelling basic methodology by the way of tensorial metric formulation applied to PCB analysis in the frequency domain is developed. After the definitions of primitive elements necessary to investigate the PCB structure and the KB method introduction, the TAN model is validated from DC to some gigahertz with commercial tool « 3D » EM full-wave simulations and experimental measurements added by sensitivity analyses. Then, the multilayer PCB TAN is originally translated into innovative direct time-domain (TD) model by defining the primitive element appropriate TD operators. The TD TAN model efficiency is verified with multilayer PCB 3D simulation and measuremet comparisons by considering multigigabits-per-second high-speed signals. In the next part, original multilayer PCB radiated EMC TAN models are investigated via EM field coupling onto the PCBs. The radiated EMC model is validated with a scenario consisted of « Z »-shape multilayer PCB aggressed by radiated EM plane waves in different propagation directions and radiated coupling between multilayer and « I »-shape line microstrip PCBs. Then, a completely original Multiphysics TAN of multilayer PCB under thermal cycle aggression is developed by dealing with electrothermomechanical phenomena. After formulating monophysics subsystem TAN expression, the Multiphysics metrics of multilayer PCB under thermal cycle aggression id elaborated. The TAN Multiphysics analysis feasibility is verified with a four-layer proof-of-concept. The last part of this thesis is devoted to conducted EMC TAN of PCB system comprised of multilayer interconnects, passive components and active integrated circuit (IC) elements. It is shown that the TAN approach enables to hybridize the analytical, numerical, IC-EMC and IBIS standard models to perform a multilayer PCB EMC relevant analysis. This system level model allows to compute the EMC noises induced by IC perturbation currents with an innovative transfer matrix impedance in both frequency and time domains.