Analyse des mécanismes de défaillance dans les transistors de puissance radiofréquences HEMT AlGaN/GaN

Failure mechanisms analysis in radiofrequency power AlGaN/GaN HEMTs.

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Fonder
• Direction : Farid Temçamani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique et électronique - Cergy
• Date : Soutenance le 22/10/2012
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Equipes Traitement de l'Information et Systèmes (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 2002-....) - Equipe traitement des images et du signal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farid Temçamani, Olivier Latry, Cédric Duperrier, Louis Giraudet, Christian Moreau, Hichame Maanane
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michel Campovecchio, Christophe Gaquière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radiofréquences

Mots clés libres

HEMT AlGaN/GaN

Amplificateur de puissance RF

Analyse de défaillance

Fonctionnement RADAR

Caractérisations électriques

Analyse micro-structurale

AlGaN/GaN HEMT

RF power amplifier

Failure analysis

RADAR operating mode

Electrical characterizations

Microstructural analysis

Résumé

Les HEMT AlGaN/GaN sont en passe de devenir incontournables dans le monde de l'amplification de puissance radiofréquence, grâce à leurs performances exceptionnelles. Cependant,en raison de la relative jeunesse de cette technologie, des études de fiabilité dans plusieurs modes de fonctionnement sont toujours nécessaires pour comprendre les mécanismes de défaillance propres à ces composants et responsables de leur vieillissement. Cette étude porte sur l'analyse des défaillances dans les transistors HEMT AlGaN/GaN de puissance,en régime de fonctionnement de type RADAR (pulsé et saturé). Elle s'appuie sur la conception d'amplificateurs de test, leur caractérisation et leur épreuve sur bancs de vieillissement. La mise en place d'une méthodologie visant à discriminer les mécanismes de dégradation prépondérants, conjointement à une analyse micro-structurale des composants vieillis, permet d'établir le lien entre l'évolution des performances électriques et l'origine physique de ces défauts.

AlGaN/GaN HEMTs are on the way to lead the radiofrequency power amplificationfield according to their outstanding performances. However, due to the relative youth of this technology, reliability studies in several types of operating conditions are still necessaryto understand failure mechanisms peculiar to these devices and responsible for their wearingout. This study deals with the failure analysis of power AlGaN/GaN HEMTs in RADARoperating mode (pulsed and saturated). This is based on the design of test amplifiers, theircharacterization and their stress on ageing benches. The setting up of a methodology aimingat discriminating predominant degradation modes, jointly with a micro-structural analysisof aged devices, permits to link the evolution of electrical performances with the physicalroots of these defects.