Influence des régimes extrêmes de fonctionnement sur la durée de vie de composants à semiconducteurs de puissance

Influence of extremely hard electrical working conditions on the lifetime of power electronics componants

• Auteur / Autrice : Frédéric Saint-Eve
• Direction : François Costa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, électrotechnique, automatique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Semiconducteurs de puissance

Résumé

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la fiabilité des composants semiconducteurs de puissance soumis à des cycles répétitifs de régimes extrêmes de fonctionnement (court circuit et avalanche), à différentes énergies et températures de boîtier. Une importante campagne de tests a été menée et a permis de mettre en évidence expérimentalement la présence systématique d'une Energie Critique en dessous de laquelle les transistors sont capables de supporter un très grand nombre de cycles contraignants. Plusieurs modes de défaillances ont été relevés, et une simulation électrothermique 1 D a permis d'apporter quelques explications sur cette Energie Critique et sur l'origine de ces défaillances.

This thesis deals with the reliability of power semiconductor under extremely hard repetitive working conditions like transient avalanche and short circuit operations. A long term campaign of experimental tests was made in order to determine the number of Nard working operations the devices can support before failure for différent dissipated energies, and a Critical Energy was pointed out, below which one componants are able to support numerous repetitive working conditions. Several failure modes were noticed, and a 1D electrothermal simulation brought out some explanations about this Critical Energy and about the physical origin of the failures.