L'intérêt et le développement des microsystèmes aujourd'hui sont basés sur les mêmes principes qui ont fait le succès des circuits intégrés. Comme dans la microéléctronique, le silicium est le matériau le plus utilisé parmi les microsystèmes. Malgré cette hégémonie, il existe d'autres alternatives pour les applications où le silicium n'est pas très performant. L'arséniure de gallium (AsGa) se montre prometteur car des effets comme la piézo­électricité, la piézo­resistivité et l'émission de rayonnement lumineux peuvent efficacement être exploités. <br />La fabrication des microstructures suspendues (mécaniques) compatibles avec des <br />technologies standards des circuits intégrés en AsGa est présentée dans cette thèse. Ces <br />microstructures sont obtenues à travers le micro­usinage en volume par la face avant et ne demandent <br />aucune modification du procédé si ce n'est une étape post­process de gravure destinée à libérer les <br />structures devant être suspendues. Ce principe permet la fabrication collective en grandes quantités et <br />à bas coût puisque s'insérant dans une filière industrielle stabilisée. <br />Dans ce travail, plusieurs solutions de gravure ont été étudiées et caractérisées. Les vitesses de <br />gravure et les éventuels dégâts dans les couches diélectriques et de métallisation des plots ont été <br />vérifiés. A partir de ces résultats, deux applications potentielles pour les microsystèmes en AsGa ont <br />été considérées : les composants thermiques qui tirent parti du coefficient Seebeck de l'AsGa et de <br />l'isolation thermique des structures suspendues, et les composants électroniques passifs micro­usinés <br />pour les circuits micro­ondes, comme les lignes micro­rubans et les inductances planaires. <br />Finalement, un ensemble d'outils de CAO pour les microsystèmes a été développé. Des modules <br />spécifiques ont été assemblés à l'environnement Mentor Graphics, comme par exemple la vérification <br />des règles de dessins pour les microsystèmes, des outils pour la visualisation du layout en coupe et en <br />trois dimensions, et des simulateurs de gravure. <br />Mots clés microsystèmes, arséniure de gallium, micro­usinage, thermocouple, inductance <br />planaire, outils de CAO.

Concevoir un composant automobile et s’assurer que celui-ci atteindra un niveau de fiabilité cible requière une connaissance précise de la variabilité des chargements que ce composant est susceptible de rencontrer dans son environnement d’utilisation. La grande diversité des chargements appliqués à différents véhicules par différents clients, ou à un même véhicule tout au long de son historique d’utilisation, représente un défi statistique majeur. Généralement, l’acquisition d’information relative à la variabilité des chargements imposés aux composants des véhicules, repose sur la réalisation de campagnes de mesures. La complexité, la durée et le coût de telles campagnes limite naturellement la taille des échantillons statistiques constitués et les chargements enregistrés sont inévitablement dépendants du véhicule utilisé pour la mesure.Le travail présenté dans ce manuscrit explore la possibilité de changer fondamentalement d’approche, en se basant sur la simulation plutôt que sur la mesure et en concentrant l’effort d’analyse statistique non pas directement sur la variabilité des chargements mais sur la variabilité des facteurs qui les déterminent. Dans ce but, des modèles stochastiques sont proposés pour décrire l’évolution de la géométrie des surfaces de routes rencontrées par les véhicules ainsi que l’évolution de la vitesse à laquelle les conducteurs les parcourent. La caractérisation de la variabilité de ces facteurs est couplée à la notion de situations de vie. Ces dernières permettent de segmenter l’historique d’utilisation des véhicules, afin de faciliter l’analyse statistique de leur évolution au sein d’une population de clients. Pour finir, la réponse dynamique du véhicule à l’excitation générée par la route est déduite par la simulation.Des données statistiques relatives à la variabilité des facteurs de route et de vitesse sont évidemment nécessaires. L’information sur les routes parcourues peut par exemple être acquise à moindre coût au moyen d’une méthode d’estimation des profils de route proposée dans ce manuscrit. Cette information peut ensuite être exploitée afin de constituer, par la simulation, à un coût très faible et pour n’importe quel véhicule dont les caractéristiques sont connues, un échantillon d’historiques de chargements aussi important que souhaité. Cette méthodologie basée sur la simulation offre la possibilité d’analyser plus largement la variabilité des chargements de fatigue provenant de la route, l’influence des différents facteurs qui les déterminent ainsi que l’effet sur la fiabilité des composants du véhicule étudié. / In order to design vehicle components that will achieve a prescribed reliability target, it is imperative to possess a precise description of the variability of the loads to which such components may be subjected within the environment in which they are used. The strong diversity of the loads imposed on different vehicles by different customers, or on a particular vehicle throughout its life, constitutes a formidable statistical challenge. Generally, the acquisition of information about the load variability experienced by vehicle components is based on the use of load measurement campaigns. The complexity, duration and cost of such campaigns naturally limit the size of the statistical samples that may be collected. Moreover, the recorded load histories are inevitably dependent on the vehicle used for the measurements.The work presented within this manuscript explores the possibility of a fundamental change in the approach to load characterisation. The objective is to make use of simulation rather than measurements and focus statistical analysis efforts not directly on load variability itself but on the variability of the factors that determine such loads. Stochastic models are proposed to describe the evolution of the geometry of road surfaces covered by vehicles, as well as the evolution of vehicles’ speed on those road surfaces. The characterisation of the variability of such factors is performed in combination with the use of life situations. The latter may be employed to divide the load histories associated to different vehicles, within a population of customers, and analyse their variation more easily. Eventually, the dynamic response of the vehicle to the excitation imposed by the road can bederived through simulation.Statistical data on the variation of the road and speed factors obviously have to be acquired in order to apply the methodology. For example, road-related information may be obtained through the use of a road profile estimation algorithm proposed within the framework of this manuscript. Such information may then be exploited to constitute, through simulation, an arbitrarily large set of load histories at a very low cost and for any vehicle whose mechanical characteristics are known.The proposed methodology based on simulation enables us to study more extensively the variability of road-induced fatigue loads, the influence of the different factors that determine such loads, as well as the effect they have on the reliability of any considered vehicle component.

Ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre du programme « avion plus électrique », il comprend deux parties.La première est consacrée à la présentation détaillée du contexte, c'est-à-dire du processus qui conduit à électrifier la plupart des systèmes présents dans l'avion, un exemple d'actionneur électromécanique spécifique, conçu dans ce cadre sera aussi détaillé notamment pour ce qui concerne son mode d'alimentation. La seconde partie, plus longue, est consacrée à différents processus de fiabilisation de structures d'électroniques de puissance. Du fait de l'électrification croissante de l'avion, ces structures vont se multiplier à bord, mais la fiabilité connue de ces dispositifs n'est pas apte à satisfaire aux exigences de l'aéronautique. Les processus de fiabilisation, dans leur majorité, sont orientés, en cas de panne, vers un isolement de la source du défaut, pour permettre un fonctionnement en mode dégradé, supporté par le système. Par ailleurs, un dispositif de sécurisation de bras d'onduleur est décrit : un sectionneur commandé à thyristors et fusible (SCTF2). Ce système permet d'isoler électriquement le bras d'onduleur victime d'un défaut au sein d'un onduleur triphasé. L'emplacement de prédilection du SCTF2 est la connexion bras d'onduleur et bus continu d'alimentation. Les simulations de ce système de fiabilisation sont menées sur PSIM. Ce mémoire propose des modélisations approchées, pour l'outil de CAO adopté, des composants IGBT et fusibles, lorsque ces derniers sont soumis à un régime de courant extrême (court-circuit). / This manuscript of thesis was written in two parts for the "More Electric Aircraft" program. The first part presents in great detail the context of the thesis that is (i.e) the processes which allow electrifying the most of classic aircraft-systems. In this part, an example of special electromechanical actuator build in the More Electric aircraft program will be presented with meticulous care, in particular its command and supply systems. The second part, more extensive, is devoted to various solutions which improve the reliability of the power-electric systems. With the growth of the electrification of the aircrafts, several solutions of this kind will be multiplicated on board, but today most of these solutions haven't the reliability intended to the aeronautical applications. For the most part, the reliability processes consist in isolating the origins of a breakdown, in order that the system can continue to work in a debased mode. In addition, a system which protects inverter's legs is described; it's a controlled circuit breaker which uses thyristors and fuses (SCTF2). This system of reliability allows electrical isolating of faulty inverter's leg in a three phase inverter. The preferential position of a SCTF2 is the connexion between inverter's leg and the DC bus. Simulations of the SCTF2 are done on PSIM software. For PSIM, this manuscript poposes some approximative modelisations of the components like IGBT and fuse when they are subjected to a dangerous high-current (short-circuit).