The main objective of this research work is to apply the discontinuous Galerkin method to a classical partial differential equation to investigate the properties of the numerical solution and compare the numerical solution to the analytical solution by using discontinuous Galerkin method. This scheme is applied to 1-D non-linear conservation equation (Burgers equation) in which the governing differential equation is simplified model of the inviscid Navier-stokes equations. In this work three cases are studied. They are sinusoidal wave profile, initial shock discontinuity and initial linear distribution. A grid and time step refinement is performed. Riemann fluxes at each element interfaces are calculated. This scheme is applied to forward differentiation method (Euler's method) and to second order Runge-kutta method of this work.

Ce travail de thèse porte sur la conception et le développement de capteurs de courant adaptés aux gammes de tensions et de courants d’une installation électrique tertiaire ou industrielle. Ces nouveaux capteurs permettent d’obtenir un contrôle sur la gestion de la consommation électrique, en caractérisant un réseau grâce à la mesure de courant. Ces données transmises devront restituer les variations sur la courbe de charge de façon suffisamment détaillée pour permettre de reconnaître les équipements en fonctionnement.La première partie de ce mémoire présente les études réalisées afin de concevoir les capteurs innovants; afin de répondre aux problématiques liées aux régimes continus et transitoires. Les solutions retenues sont basées sur la technologie Rogowski qui présente notamment l’avantage d’une excellente linéarité ainsi que la mesure d’une large dynamique avec un seul dispositif. Les caractérisations de ces capteurs ont permis de valider ces modèles. La sensibilité, la linéarité et la mesure de la FFT sont certains des paramètres qu’il faut évaluer afin de caractériser les boucles de Rogowski.Les mesures effectuées sur des bancs de mesure au laboratoire et au sein de la société, avec des essais sur le terrain ont permis de spécifier et de concevoir une électronique de mise en forme, en vue d’une réalisation d’un circuit dédié. La seconde partie de ce travail concerne le conditionnement du signal. L’objectif est de rendre un capteur sans fil à l’aide de la technologie Bluetooth Low Energy et l’utilisation d’un système électronique RF utilisant un transmetteur. / Part of the CIFRE contract in collaboration with Qualisteo company, this thesis focuses on the design and development of current sensors suitable for large voltage and current ranges for a tertiary or industrial or electrical installation. These new sensors allows to obtain control over the management of power consumption, featuring a network through the current measurement. These transmitted data will return the variations of the charging curve with sufficient detail to allow to recognize the equipment in operation, limiting at the same time the size of the information provided by several orders of magnitude compared to the original signal.The first part of this thesis presents the work done in order to develop innovative sensors. The developed sensors will proposed an answer to respond to the problems related to continuous and transient states. The solutions are based on the Rogowski technology which has the advantage of excellent linearity and measuring a wide dynamic with only one device. Coil sensitivity, linearity, time domain and FFT measurements are some of the mains parameters to judge the static characteristics of the Rogowski coil.The response of this new sensors have been increased as the design and technologies have been tested. Measurements on measuring benches made by the laboratory and field trials enabled to specify and design an electronic treatment, for the specific purpose of achieving a dedicated circuit.The second part of this work concerns the signal conditioning. The aim is to make the wireless sensor using Bluetooth Low Energy technology and use of an electronic system including RF transmitter implemented.

Cette thèse se focalise sur le problème du contrôle des flux de puissance entre plusieurs systèmes électriques AC non-synchrones reliés par un réseau à courant continu (DC). Elle propose trois schémas de commande afin de permettre aux sous-systèmes de partager leurs efforts de réglage de la fréquence et réduire ainsi le besoin de réserves propres et les coûts associés. A partir des mesures des fréquences de toutes les zones, le premier schéma de commande modifie les puissances injectées par chaque zone AC vers le réseau DC, de manière à faire réagir le système collectivement à des déséquilibres de charge. Cette réaction collective permet à chaque zone AC de réduire sa propre réserve primaire. Le deuxième schéma de commande a le même objectif que le premier, mais il agit sur les tensions continues des convertisseurs HVDC. En particulier, il modifie la tension continue de chaque convertisseur en fonction de la déviation de fréquence de la zone AC à laquelle il est connecté. Le dernier schéma de commande vise à rétablir les fréquences et les échanges de puissance à leurs valeurs nominales et prévues, respectivement, à la suite d'un déséquilibre. Il peut être combiné avec les deux autres schémas de commande. Des étudies théoriques démontrent les propriétés de stabilité des trois schémas de commande. Les résultats de simulation sur un réseau électrique de référence avec cinq zones AC illustrent leur bonne performance. / This thesis addresses the problem of frequency control in a power system composed of several non-synchronous AC areas connected by a multi-terminal HVDC grid. For this system, we propose three control schemes, two for primary frequency control and one for secondary frequency control. Based on remote measurements of the other areas' frequencies, the first control scheme modifies the power injections from the different AC areas into the DC grid so as to make the system collectively react to load imbalances. This collective reaction allows each individual AC area to downscale its primary reserves. The second control scheme has the same objective with the first one, but acts on the DC voltages of the HVDC converters. In particular, it modifies the DC voltage of each converter based on the frequency deviation of the AC area it is connected to. The last control scheme aims at restoring the frequencies and the power exchanges to their nominal or scheduled values in the aftermath of a power imbalance. It can be combined with the other two control schemes. Theoretical studies reveal the stability properties of the three control schemes. Simulation results on a benchmark power system with five AC areas confirm their good performance.

Ce travail est une contribution à l'étude de l'écologie trophique d'importants prédateurs de la partie Nord du système du Courant de Humboldt (NSCH), le chinchard (Trachurus murphyi), le maquereau (Scomber japonicus) et le calmar géant (Dosidicus gigas). Nous avons caractérisé la variabilité des modes d'alimentation de ces espèces à différentes échelles spatiotemporelles et fourni de nouvelles connaissances sur le comportement alimentaire de ces espèces, définies comme opportunistes par des travaux antérieurs. Pour ce faire, nous avons appliqué une variété de méthodes statistiques à un vaste jeu de données comprenant 27188 estomacs non vides. Sur cette base nous avons décrit l'organisation spatiale de la faune fourrage de ces prédateurs et documenté les changements dans la composition des proies en fonction de la taille de prédateurs et des conditions environnementales. Nos résultats indiquent que l'oxygène dissous jour un rôle clef dans ces processus. Nous avons également résolu un paradoxe sur l'alimentation du calmar géant: pourquoi ils ne se nourrissent guère sur l'immense biomasse d'anchois (Engraulis ringens) présente le long de la côte du Pérou? Nous avons montré que la présence d'une zone de minimum d'oxygène (ZMO) superficielle devant le Pérou pourrait limiter la cooccurrence entre calmars géant et anchois. Pour synthétiser ces résultats, nous avons proposé un modèle conceptuel de l'écologie trophique du calmar géant tenant compte du cycle ontogénétique, de l'oxygène et de la disponibilité des proies. Par ailleurs, nous avons montré que le chinchard et le maquereau se nourrissent des espèces les plus accessibles comme par exemple la galathée Pleurocondes monodon ou les larves zoea. Ces deux prédateurs présentent un chevauchement trophique mais, contrairement à ce qui avait été décrit dans d'autres études, le chinchard n'est pas aussi vorace que le maquereau. Le régime alimentaire de ces poissons est caractérisé par une forte variabilité spatio-temporelle et le talus continental s'avère être une importante frontière biogéographique. La composition du régime alimentaire des poissons prédateurs étudiés n'est pas nécessairement un indicateur cohérent de l'évolution de la biomasse des proies. Les événements El Niño ont eu un faible effet sur le taux de remplissage des estomacs et sur le régime alimentaire du chinchard et du maquereau. Par ailleurs les changements en diversité des proies à échelle décennale contredisent le classique paradigme de corrélation positive entre diversité et température. Finalement, les patrons globaux décrits dans ce travail, illustrent le comportement alimentaire opportuniste, les stratégies de vie et le haut degré de plasticité de ces espèces. Un tel comportement permet de s'adapter aux changements de l'environnement. / This work provides a contribution to a better understanding of the trophic ecology of important predators in the Northern Humboldt Current System, the jack mackerel (Trachurus murphyi), the chub mackerel (Scomber japonicus) and the jumbo squid (Dosidicus gigas) by the characterization of the highly variable feeding patterns of these species at different spatiotemporal scales. We provided new knowledge on the comparative trophic behaviour of these species, defined as opportunistic in previous investigations. For that purpose we applied a variety of statistical methods to an extensive dataset of 27,188 non-empty stomachs. We defined the spatial organization of the forage fauna of these predators and documented changes in prey composition according to predators' size and spatiotemporal features of environment. Our results highligh the key role played by the dissolved oxygen. We also deciphered an important paradox on the jumbo squid diet: why do they hardly forage on the huge anchovy (Engraulis ringens) biomass distributed of coastal Peru? We showed that the shallow oxygen minimum zone present off coastal Peru could hamper the co-occurrence of jumbo squids and anchovies. In addition, we proposed a conceptual model on jumbo squid trophic ecology including the ontogenetic cycle, oxygen and prey availability. Moreover we showed that the trophic behaviour of jack mackerel and chub mackerel is adapted to forage on more accessible species such as for example the squat lobster Pleurocondes monodon and Zoea larvae. Besides, both predators present a trophic overlap. But jack mackerel was not as voracious as chub mackerel, contradictorily to what was observed by others authors. Fish diet presented a high spatiotemporal variability, and the shelf break appeared as a strong biogeographical frontier. Diet composition of our fish predators was not necessarily a consistent indicator of changes in prey biomass. El Niño events had a weak effect on the stomach fullness and diet composition of chub mackerel and jack mackerel. Moreover, decadal changes in diet diversity challenged the classic paradigm of positive correlation between species richness and temperature. Finally, the global patterns that we described in this work, illustrated the opportunistic foraging behaviour, life strategies and the high degree of plasticity of these species. Such behaviour allows adaptation to changes in the environment.

L’émergence des technologies de communication satellite et radar toujours en pleine essor nécessite des composants de puissance hyperfréquence de plus en plus compacts permettant d’intégrer sur une seule puce des fonctions analogiques/numériques, tout en réduisant le coût de fabrication. Dans ce contexte, le transistor bipolaire à hétérojonction HBT constitue un composant de choix afin d'améliorer les performances des transistors de puissance sur silicium pour les applications hyperfréquences en association avec la technologie CMOS. Ainsi, cette étude est dédiée à la caractérisation et la modélisation non linéaire de ces dispositifs actifs. Dans ce but, un banc de mesures non linéaires et un modèle prédictif grand signal ont été développés jusqu’à 50 GHz. Dans un premier temps, le banc de mesures non linéaires a été mis en œuvre autour du NVNA en configuration load-pull mesurant dans le domaine fréquentiel vis à vis du LSNA mesurant dans le domaine temporel. Cette configuration instrumentale associée à la dynamique du NVNA met en avant ses avantages et inconvénients. Par la suite, une procédure d’extraction pour l’élaboration d’un modèle électrique grand signal a été validée en régimes statique et dynamique. L’originalité de ce modèle prédictif est la procédure d’extraction ainsi que la mise en œuvre rapide s’appuyant sur les formules analytiques physiques des semiconducteurs. Les étapes d’extraction se sont avérées très efficaces lors des confrontations avec les données expérimentales du dispositif sous test dans les mêmes conditions de polarisation et d’impédances de charge. Nous avons alors mis en évidence l’impact des courants thermiques sur les performances en puissance hyperfréquence des transistors bipolaires dans les domaines temporel et fréquentiel. / The emergence of satellite communications and radar technologies always require more compact microwave power devices for integration of analog/digital operations on a single chip, reducing the manufacturing cost. As an exemple, since many years heterojunction bipolar transistor (HBT) permits to improve the silicon power transistor performances for microwave applications associated with CMOS technology. In this context, this work focuses on the characterization and modeling of these active devices. For this goal, a non linear bench and a large signal model are developed up to 50 GHz. On the first step, the non-linear measurement is carried out using the NVNA for load-pull measurements on the frequency domain and results are compared with those obtained from the LSNA on the time domain. This instrumental configuration associated with the dynamic operating capabilities of NVNA highlights its advantages and disadvantages. Subsequently, a SiGe HBT device extraction parameters procedure has been validated to establish a large signal model. The originality of this last one is its predictive extraction procedure and fast implementation based on the semiconductors analytical equations. Extraction steps are proven very effective in confrontations with the experimental data of the device under test with the same biases and for different load impedances. At last, thermal currents impacts on microwave power performance are discussed in time and frequency domains.

Le développement des systèmes de télécommunication et de transfert d’informations motive la mise au point de systèmes de transmission qui permettent des débits plus élevés sur des distances plus grandes. De ce fait, les transistors utilisés dans ces systèmes doivent fonctionner à des fréquences et des puissances plus élevées. Différents transistors sont apparus pour répondre au mieux aux contraintes des applications visées par ces systèmes. Les transistors à haute mobilité électronique, HEMT, en nitrure de gallium (GaN) répondent actuellement aux applications allant de 1GHz à 30GHz. Pour ces applications, les HEMT GaN concurrencent avantageusement les technologies bipolaires et BiCMOS basées sur SiGe, les LDMOS Si et SiC, ainsi que les PHEMT GaAs. Même si la filière technologique GaN est encore récente, les HEMT GaN semblent prometteurs. A l’image des autres technologies III-V (InP, GaAs), les procédés de fabrication utilisés pour les HEMT AlGaN/GaN sont complexes et entraînent la formation de nombreux défauts cristallins. Des effets parasites de fonctionnement sont induits par des mécanismes physiques qui pénalisent le transport des porteurs dans la structure. De ce fait, à l’heure actuelle, ces effets parasites ont une influence négative sur les performances de ce transistor. Ils sont principalement liés aux pièges à électrons induits par des impuretés présentes dans le matériau ou des défauts cristallins. Malgré cela, les performances sont très prometteuses et rivalisent déjà avec d’autres technologies hyperfréquences (InP, GaAs, SiC et Si) puisque les HEMTs AlGaN/GaN débitent des puissances de 4W/mm à 30GHz [ITRS08]. Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l'étude des phénomènes parasites dans les HEMTs AlGaN/GaN. Les composants étudiés dans ce travail proviennent du programme blanc ANR CARDYNAL et ont été fabriqués par III-V Lab Alcatel-Thales. Une méthodologie a été développer afin de permettre la simulation TCAD d’un HEMT GaN dans l’objectif de valider ou d’invalider les origines des mécanismes de dégradation ainsi que des effets parasites. Le courant de grille a été spécialement étudié et un modèle analytique permettant de le décrire en fonction de la température a été développé. Les mécanismes de transport à travers la grille ont aussi été étudiés par simulation TCAD afin de les localiser géographiquement dans la structure du transistor. / III-V nitrides have attracted intense interest recently for applications in high-temperature, high-power electronic devices operating at microwave frequencies. Great progress has been made in recent years to improve the characteristics of nitride High Electron Mobility Transistors (HEMTs). However, it's necessary to study the mecanisms involved in the electron transport as the mechanic strain on the AlGaN layer, the fixed charge distribution and leakage currents. In this goal, from DC I-V measurements, pulsed I-V measurements and DCTS measurements, TCAD simulation are used to validate the assumption on the origin of the parasitic mechanisms on the electron transport. I-V measurement in temperature (from 100K to 200K) are used to identify the nature of mechanisms (Poole-Frenkel, band-to-band tunneling, thermionic,..). With this method, an accurate study of the gate current was done. To choose the different physical phenomena and which model to implement in the TCAD simulations, an analytical model was developed with a compraison with measurements. These mechanisms are validated by TCAD simulation. The comparaison between I-V measurements and simulation permit to localize (in the transistor) these parasitic mechanisms. In conclusion of this work, a high density of traps in a thin layer under the gate increase the probability of tunnelling current through the gate. When the gate bias increases, the high density of traps in AlGaN layer is using by electrons to leak by the gate. When the gate bias increases, the valence band in AlGaN layer is aligned with the conduction band in the channel. The very thin thickness of this layer (about 25nm) makes possible a band-to-band tunneling.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre de la qualification des technologies GaN de UMS et plus particulièrement celle de la technologie GH25, et a pour objectif d’apporter un soutien direct au développement des technologies UMS à base de GaN. Le premier chapitre traite des généralités sur les HEMTs AlGaN/GaN. Le deuxième chapitre est consacré à la description des technologies GH50 et GH25 de UMS. Les éléments passifs de la technologie GH25 ont été caractérisés électriquement et thermiquement, puis des mesures de claquage utilisant une technique d’injection de courant de drain ont été mises en oeuvre sur des HEMTs de la technologie GH50 afin d’évaluer l'aire de sécurité de fonctionnement. Le troisième chapitre est dédié à l'étude des effets parasites rencontrés sur les deux technologies GH50 et GH25.Chacun des effets parasites est décrit puis caractérisé de façon approfondie. Le dernier chapitre se concentre sur l'étude de la fiabilité de la technologie GH25. Après avoir présenté les différentes variantes technologiques, les résultats des tests de vieillissement accéléré mis en oeuvre à UMS sont analysés afin d'évaluer leur impact sur la fiabilité de la technologieGH25 et d’identifier les mécanismes de dégradation et les effets parasites. / This work is incorporated within the framework of the qualification of UMS GaNtechnologies and more particularly of the GH25 technology, and aims to support thedevelopment of UMS GaN based technologies. The first part of this report deals withAlGaN/GaN HEMT generality. The second part is dedicated to the description of the UMStechnologies GH50 and GH25. Passive components of GH25 technology have beencharacterized through electrical and thermal measurement, and then breakdown measurementsusing a drain current injection technique have been carried out on GH50 HEMT in order toevaluate the safe operating area of these devices. The third part is dedicated to the study of theparasitic effects observed on the two technologies GH50 and GH25. Each of these parasiticeffects is described and fully characterized. The last part of this work focuses on the study ofthe GH25 technology. Technological variations are first introduced, and then results ofaccelerated aging test carried out at UMS are analyzed to evaluate their impact on thereliability of the GH25 technology and to identify wear out mechanism and parasitic effects.

Cette thèse concerne l’étude des photodétecteurs à base de matériauxsemi-conducteurs organiques (OPDs) sensibles à la lumière verte. Ces travaux sedivisent en cinq parties distinctes. Tout d’abord, une recherche bibliographique suiviedes notions fondamentales sur les matériaux et le fonctionnement des dispositifsorganiques est présentée. Ensuite, un travail sur la méthodologie concernant lafabrication de bancs expérimentaux et sur la métrologie garantissant l’exactitude desdonnées expérimentales sont effectués. Les méthodes de fabrication etd’optimisation, notamment le dépôt par sérigraphie, sont également présentées. Lapartie expérimentale concerne l’étude de l’origine du courant d’obscurité dans lesstructures organiques à base des matériaux donneur et accepteur d’électrons, laconception et la caractérisation d’un photodétecteur organique à l’état de l’art dontles performances optoélectroniques sont proches des dispositifs inorganiques baséssur la technologie silicium. Enfin, l’étude des mécanismes de dégradation d’uncapteur organique est présentée mettant en avant le rôle de l’oxygène et l’humidité. / This thesis deals with the study of photodetectors based on organicsemiconductor materials (OPDs) that are sensitive to green light. There are five partsto this study. First, a bibliographic study following the fundamentals of organicmaterials and the working principle of organic photodetectors is presented. Then, anextended study on the methodology and metrology is detailed, which was carried outin order to design and fabricate new optoelectronic instruments that are able tocharacterize organic devices accurately. Fabrication and optimization steps oforganic photodetectors are detailed. The experimental section concerns the study onthe origin of the dark current in organic devices based on electron donor/acceptorsystems. A choice of materials is discussed and a full characterisation of state-of-theartorganic photodetectors is presented in detail. The measured performances wereclose to the those of inorganic sensors based on silicon technology. Finally, a studyof degradation mechanisms is presented which highlights the role of oxygen andmoisture.

Le radar HF est actuellement le seul instrument courantométrique permettant d'obtenir une description synoptique à haute résolution spatiale et temporelle de la circulation côtière de surface. Un système radar déployé depuis 2010 en Méditerranée sur les côtes varoises offre pour la première fois une description exhaustive de la circulation, encore peu documentée dans cette zone.La cartographie des courants se fait classiquement en combinant les mesures d'au moins deux radars. Cependant des résultats significatifs ont été obtenus avec un seul radar concernant : l'identification de tourbillons méso-échelle ; la signature de phénomènes périodiques affectant la circulation superficielle dans les bandes diurne, inertielle et semi-diurne ; et les caractéristiques et les instabilités du Courant Nord Méditerranéen (CN).L'assimilation des mesures radar au moyen d'un lisseur de Kalman d'ensemble dans un modèle régional de la Méditerranée Nord Occidentale a été réalisée pour la première fois dans la zone d’étude. Cette méthode, qui contraint les courants de surface en optimisant le vent et les forçages aux frontières ouvertes, améliore la description de la veine du CN en vitesse et position / The HF radar is the sole instrument being able to monitor the surface coastal current at very high spatial and temporal resolution. A radar system deployed since 2010 on the Var coast (Western Mediterranean Sea) provides for the first time a comprehensive picture of the circulation, which remains poorly documented in this area.Surface current mapping is conventionally performed by combining measurements of at least two radars. However, significant results were obtained with a single radar concerning: the identification of mesoscale vortices; the signature of periodic phenomena affecting the surface circulation in the diurnal, inertial and semi-diurnal bands; and the features and instabilities of the North Mediterranean Current (NC).The assimilation of radar measurements using an ensemble Kalman smoother in a regional model of the North-Western Mediterranean Sea was performed for the first time in the study area. This method, which constraints the surface currents by wind and open boundary conditions optimisation, improves the simulation of the NC vein in terms of speed and position.

L’objectif général de cette thèse est de contribuer à l’avancement de la connaissance de la variabilité du Courant Nord Méditerranéen (CN) et de ses interactions avec la dynamique côtière, en s’appuyant principalement sur une configuration numérique réaliste à haute résolution de la façade méditerranéenne française, basée sur le modèle de circulation océanique NEMO et nommée GLAZUR64.La validation de cette configuration avec toutes les observations disponibles sur la période d'étude (CTD, gliders, ARGO, radar HF, ADCP, altimétrie et SST satellite) a permis d'évaluer le réalisme des simulations et leur paramétrisation, et de montrer l'apport de la haute-résolution par rapport aux configurations de bassin au 1/12° utilisées aux frontières de GLAZUR64.Enfin, l'utilisation d'un forçage océanique opérationnel a permis d'utiliser une simulation en complément des données d'une campagne en mer, pour l'étude ciblée d'un tourbillon anticyclonique associé à un méandre du CN au large de Toulon, en avril 2011 [Guihou et al., 2013]. / The main objective of this work is to improve our knowledge of the Northern Mediterrranean Current (NC) variability and its interactions with coastal dynamics, using high-resolution modelling of the North-Western Mediterranean Sea, based on the NEMO code and nammed GLAZUR64.The configuration has been validated using all available observations for the period of study (CTD, gliders, ARGO, HF radar, ADCP, satellite altimetry and SST), in order to assess the realism of the simulations and their parameterisations. The contribution of the high-resolution for the simulation of the mesoscale dynamics, compared to 1/12° configurations used at the boundaries is shown.Finally, the use of an operationnal oceanic boundary forcing allowed us to use a combined data-model approach to study the generation and advection of an anticyclonic eddy trapped at the coast and associated to a NC meander, flowing off Toulon in April 2011 [Guihou et al., 2013].