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MEMS et capteurs

Découvrez les caractéristiques des MEMS, les accéléromètres capacitifs, la gravure de couche sacrificielle, l'effet piézorésistif et les capteurs à effet Hall avec des QCM.

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MEMS et capteurs : points clés

Les MEMS (microsystèmes électromécaniques) sont des composants qui utilisent la microfabrication des semi-conducteurs pour réaliser de minuscules structures mécaniques associées à des circuits électroniques. Ils sont largement utilisés comme accéléromètres, gyroscopes, microphones et capteurs de pression dans les smartphones.

Retenez la gravure de couche sacrificielle, qui libère les structures mobiles, et les principes qui convertissent un déplacement, une contrainte ou un champ magnétique en signal électrique (capacité, effet piézorésistif, effet Hall).

Toutes les questions sur MEMS et capteurs (50)
  1. Quelle description des MEMS est correcte ?
  2. Quel est le principe de détection de l’accélération d’un accéléromètre MEMS capacitif ?
  3. Quel est le but de la gravure de couche sacrificielle utilisée dans la fabrication des MEMS ?
  4. Quelle description de l’effet piézorésistif, utilisé notamment dans les capteurs de pression à semi-conducteur, est correcte ?
  5. Que détecte principalement un capteur à effet Hall (élément Hall) ?
  6. Quelle force un gyroscope MEMS vibrant utilise-t-il pour détecter la vitesse angulaire ?
  7. Quelle description du Deep RIE (procédé Bosch) utilisé dans la fabrication des MEMS est correcte ?
  8. Quelle est la méthode typique de conversion du son en signal électrique dans un microphone MEMS ?
  9. Quelle est la dépendance en température de la tension directe d’une jonction PN en silicium parcourue par un courant constant ?
  10. Quel est le principe de fonctionnement du DMD (Digital Micromirror Device) utilisé dans les projecteurs ?
  11. Quelle est la méthode d’éjection d’encre courante des têtes d’imprimante à jet d’encre réalisées en technologie MEMS ?
  12. Sur quel phénomène repose le filtre BAW utilisé comme filtre radiofréquence dans les smartphones ?
  13. Quelle est la principale raison de l’encapsulation sous vide de la partie mobile des gyroscopes MEMS et dispositifs similaires ?
  14. Comment s’appelle le phénomène par lequel une microstructure mobile adhère au substrat sous l’effet de la tension superficielle, etc., pendant la fabrication ou l’utilisation d’un MEMS, et ne bouge plus ?
  15. Quel est le principe de détection d’un capteur de gaz à semi-conducteur utilisant par exemple l’oxyde d’étain ?
  16. Que détecte le capteur utilisé pour la boussole électronique d’un smartphone ?
  17. Quelle information peut-on estimer à partir des variations de pression mesurées par le capteur de pression atmosphérique MEMS d’un smartphone ?
  18. Pourquoi les plaquettes SOI sont-elles souvent utilisées dans la fabrication des MEMS ?
  19. Comment s’appelle la méthode d’assemblage, utilisée notamment pour l’encapsulation des MEMS, qui joint le silicium et le verre en les chauffant sous tension ?
  20. Quel dispositif MEMS est utilisé pour balayer un faisceau laser, notamment dans les LiDAR automobiles ?
  21. Comment élever la fréquence de résonance d’une structure MEMS constituée d’un ressort et d’une masse ?
  22. Quel capteur MEMS est utilisé pour décider du déclenchement des airbags automobiles ?
  23. Lors de l’élimination d’une couche sacrificielle de SiO2 pour libérer une structure MEMS, quelle méthode est appropriée pour éviter la stiction ?
  24. Quel procédé d’usinage MEMS réalise des structures mobiles en usinant des films minces empilés sur le substrat ?
  25. Quelle affirmation sur l’association d’un capteur MEMS et de son circuit de traitement du signal est correcte ?
  26. Pourquoi un accéléromètre MEMS détecte-t-il une accélération d’environ 1 G même au repos ?
  27. Comment s’appelle le traitement qui combine les informations de l’accéléromètre, du gyroscope, du magnétomètre, etc., pour obtenir une orientation et un mouvement plus précis ?
  28. Quel est l’avantage des oscillateurs MEMS, parfois utilisés à la place des résonateurs à quartz comme source d’horloge ?
  29. Quel capteur MEMS mesure un débit en exploitant le transport de la chaleur d’une résistance chauffante par l’écoulement du gaz ?
  30. Quel est l’avantage d’un commutateur RF MEMS, qui commute des signaux haute fréquence par l’ouverture et la fermeture d’un contact mécanique ?
  31. Quel capteur de température exploite la forte variation de la résistance électrique avec la température ?
  32. Quel est l’ordre de grandeur le plus approprié des structures mobiles réalisées en MEMS ?
  33. Quel est le principe du capteur optique qui mesure la fréquence cardiaque au poignet, par exemple dans une montre connectée ?
  34. Quel capteur un smartphone utilise-t-il pour ajuster automatiquement la luminosité de l’écran à la luminosité ambiante ?
  35. Quel est le principe courant du capteur qu’utilise un smartphone pour éteindre l’écran lorsque le visage s’en approche pendant un appel, afin d’éviter les fausses manipulations ?
  36. Quel est le principe d’entraînement de l’actionneur MEMS « à peignes interdigités (comb drive) » ?
  37. Quel dispositif, utilisé comme filtre radiofréquence dans les smartphones, exploite les ondes acoustiques se propageant à la surface d’un substrat piézoélectrique ?
  38. Quel capteur, largement utilisé dans les détecteurs de présence qui allument l’éclairage à l’approche d’une personne, exploite un matériau qui produit des charges sous l’effet des variations de température ?
  39. Quel est un exemple de « récupération d’énergie (energy harvesting) » par MEMS ?
  40. Quelle technologie réalise des microcanaux sur une puce pour effectuer des analyses chimiques ou des tests avec de petites quantités de liquide ?
  41. Quel est le principe du capteur de gaz NDIR, couramment utilisé pour mesurer la concentration de dioxyde de carbone (CO2) en intérieur ?
  42. Quel élément ultrasonore réalisé en MEMS est parfois utilisé pour les capteurs d’empreintes digitales sous l’écran des smartphones et pour l’échographie médicale ?
  43. Quel problème survient lorsqu’un film mince, par exemple en polysilicium, utilisé comme couche structurelle en micro-usinage de surface, présente une forte contrainte résiduelle interne ?
  44. Dans un actionneur électrostatique MEMS, si la tension appliquée entre deux électrodes parallèles est doublée, par combien la force d’attraction électrostatique entre les électrodes est-elle approximativement multipliée ? (l’écartement des électrodes est supposé constant)
  45. Parmi les spécifications d’un accéléromètre MEMS, quel raisonnement est correct pour choisir la plage de mesure (par exemple ±2 G ou ±16 G) ?
  46. Comment s’appelle le phénomène par lequel, dans un actionneur électrostatique à plaques parallèles, l’électrode mobile est brusquement attirée et collée à l’électrode fixe au-delà d’une certaine position lorsque la tension augmente ?
  47. Quelle méthode est largement utilisée pour évaluer la stabilité du biais (lente variation de la sortie) d’un gyroscope MEMS ?
  48. Comment s’appelle l’amortissement produit par l’expulsion du gaz interposé lorsqu’une plaque mobile MEMS se déplace vers une surface fixe toute proche ?
  49. Dans les accéléromètres et gyroscopes MEMS de très petite taille, quel bruit, dû aux oscillations aléatoires de la masse par échange thermique avec les molécules de gaz environnantes, constitue l’une des limites de résolution ?
  50. Quelle description est correcte pour la méthode de détection de masses infimes qui exploite la variation de fréquence de résonance d’une micropoutre ou d’un résonateur à quartz lorsqu’une substance se dépose à sa surface ?

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