Thèse soutenue

Caractérisation de MOSFETs de puissance cyclés en avalanche pour des applications automobiles micro-hybrides

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Auteur / Autrice : Béatrice Bernoux
Direction : Jean-Marie DorkelEmmanuel Scheid
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, technologie et composants pour l'électronique
Date : Soutenance le 31/03/2010
Etablissement(s) : Toulouse, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (Toulouse ; 1968-....)
Jury : Président / Présidente : Augustin Martinez
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Dorkel, Emmanuel Scheid, Laurent Dupont
Rapporteurs / Rapporteuses : Zoubir Khatir, Eric Woirgard

Résumé

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Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire, portent sur la conception et l’étude de MOSFETs de puissance faible tension pour des applications automobiles micro-hybrides de type alterno-démarreur. Pour certaines de ces applications, en plus des modes de fonctionnement standards passant et bloqué, les composants développés doivent être capables de fonctionner en mode d’avalanche à fort courant et à des températures élevées. Pour reproduire en laboratoire ces conditions de fonctionnement, les MOSFETs sont soumis à un test UIS répétitif spécifique. Afin d’évaluer la température du silicium pendant ce test, plusieurs méthodes de mesure de température ont été développées et comparées. En parallèle, un suivi des paramètres électriques standards (BVDSS, IDSS, RDSon…) tout au long du test est effectué, dans le but de déterminer l’impact de l’avalanche répétitive sur le transistor. Seule la RDSon des MOSFETs semble évoluer avec le nombre d’impulsions d’avalanche. Ce phénomène est expliqué par la méthode de mesure de RDSon et par la variation de la résistance du métal source pendant le cyclage. En effet, différentes observations ont permis de constater un vieillissement de la métallisation de source du composant, accompagné d’une modification de sa résistivité. Divers types de métaux et de techniques d’assemblage ont alors été expérimentés pour tenter de limiter cet effet. Aussi des structures de test ont été conçues pour étudier l’évolution du métal et pour pouvoir comparer rapidement le comportement de différentes métallisations