Etude et modélisation des dégradations des composants de puissance grand gap soumis à des contraintes thermiques et électriques

Study and modeling of large gap power components degradations subjected to thermal and electrical constraints

• Auteur / Autrice : Wadia Jouha
• Direction : Pascal Dherbecourt, Ahmed El Oualkadi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 29/11/2018
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec Université Abdelmalek Essaâdi (Tétouan, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hassan Ouahmane, Farid Temçamani, Abdeljabbar Cherkaoui, Yassin Laaziz, Laurent Dupont, Eric Joubert, Mohamed Masmoudi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hassan Ouahmane, Farid Temçamani, Abdeljabbar Cherkaoui

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines électriques

Convertisseurs électriques

Transistors MOSFET

Transistors de puissance

Simulation par ordinateur

Semiconducteurs de puissance

Électronique de puissance

Fiabilité

Mots clés libres

MOSFETs SiC

Fiabilité

Robustesse

Modélisation

Simulation physique

Vieillissement

HTRB

ESD

Caractérisations électriques

MOSFETs SiC

Reliability

Robustness

Modeling

Physical simulation

Aging

HTRB

ESD

Electrical Characterizations

Résumé

Ce travail vise à étudier la robustesse de trois générations de MOSFET SiC de puissance (Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field E_ect Transistors). Plusieurs approches sont suivies : la caractérisation électrique, la modélisation physique, les tests de vieillissement et la simulation physique. Un modèle compact basé sur une nouvelle méthode d'extraction de paramètres et sur les résultats de caractérisation électrique est présenté. Les paramètres extraits du modèle (tensionde seuil, transconductance de la région de saturation et paramètre du champ électrique transverse) sont utilisés pour analyser avec précision le comportement statique de trois générations de MOSFET SiC. La robustesse de ces dispositifs sont étudiées par deux tests : le test HTRB (High Temperature Reverse Bias) et le test ESD (Electrostatic Discharge). Une simulation physique est réalisée pour comprendre l'impact de la température et des paramètres physiques sur les caractérisations électriques des MOSFETs SiC.

This work aims to investigate the robustness of three generations of power SiC MOSFETs (SiliconCarbide Metal Oxide Semiconductor Field E_ect Transistors). Several approaches are followed :electrical characterization, device modeling, ageing tests and physical simulation. An improvedcompact model based on an accurate parameters extraction method and one electrical characterization results is presented. The parameters extracted precisely from the model (thresholdvoltage, saturation region transconductance...) are used to accurately analyze the static behaviorof two generations of SiC MOSFETs. The robustness of these devices are investigated bytwo tests : HTRB (High Temperature Reverse Bias) stress and an ESD (Electrostatic Discharge)stress. Physical simulation is conducted to understand the impact of the temperature and thephysical parameters on the device electrical characterizations.