Etude transitoire du déclenchement de protections haute tension contre les décharges électrostatiques

Transient study of the triggering behavior of high voltage protections against electrostatic discharges

• Auteur / Autrice : Antoine Delmas
• Direction : Nicolas Nolhier, Marise Bafleur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régime transitoire (électricité)

Décharges électriques

Réseaux électriques (énergie) -- Protection

Mots clés libres

Esd

Tlp

Vf-TLP

Surtension

Transitoire

Instrumentation

Tcad

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire visent à analyser et optimiser le comportement des composants de protection haute tension contre les décharges électrostatiques (ESD) à leur déclenchement. Pour cela, deux approches ont été suivies : Un outil de mesure dédié, le transient-TLP '', a été développé. Cet outil est basé sur la correction mathématique des données mesurées à l'oscilloscope avec un système de mesure vf -TLP standard. L'erreur de mesure est inférieure à 2%. La méthode, d'abord conçue pour des mesures sur wafer, a ensuite été appliquée pour mesurer des composants en boîtier. A l'aide de cet outil, le comportement transitoire des protections ESD utilisées à Freescale a pu être analysé. En particulier, la simulation physique a permis de mieux comprendre l'origine de l'apparition d'un pic de surtension au déclenchement de ces composants et des solutions de dessin ont été proposées pour en réduire l'amplitude.

The research work presented in this thesis is aimed to analyze and optimize the triggering behavior of high voltage devices against electrostatic discharges (ESD). Two approaches were used : A dedicated tool was created. The '' transient-TLP '' tool is based on mathematical post-processing of oscilloscope raw data, measured using a standard vf-TLP system. Measurement error is less than 2 %. This method, first designed for on-wafer measurement were then adapted to packaged device measurements. The transient behavior of ESD devices used at Freescale was analyzed using this tool. TCAD simulations were then performed to analyze the turning-on of high voltage ESD devices. The origins of the strong voltage overshoot peak observed at the triggering of this component were explained, and design solutions were proposed to significantly reduce the magnitude of this peak.