Effet des radiations sur les composants de puissance grand gap
Auteur / Autrice : | Kimmo Niskanen |
Direction : | Antoine Touboul, Rosine Coq Germanicus |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Électronique |
Date : | Soutenance le 26/11/2020 |
Etablissement(s) : | Montpellier |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier) |
Jury : | Président / Présidente : Frédéric Saigné |
Examinateurs / Examinatrices : Antoine Touboul, Rosine Coq Germanicus, Frédéric Saigné, Nathalie Malbert, Patrick Austin, Arto Javanainen, Rubén Carcia alia, Frédéric Wrobel | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Malbert, Patrick Austin |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les composants électroniques de puissance fonctionnant dans des environnements radiatifs sont exposés à différents types d'effets dus aux rayonnements tels que les effets de dommages par événement singuliers, par dose ionisante et par dommage déplacement, qui affectent le fonctionnement de l'appareil par le biais d'une défaillance ou d'une dégradation. En plus du stress radiatif, les appareils électroniques en mode de fonctionnement sont exposés à des effets de vieillissement qui peuvent avoir un effet sur la fiabilité de l'appareil. L'interaction individuelle ou couplée de ces effets peut provoquer une défaillance du dispositif ou du système tout entier. Afin de garantir un fonctionnement fiable des systèmes électroniques, il est important d'évaluer ces effets par des tests et des simulations.Récemment, des matériaux à grand gap (WBG) tels que le SiC et le GaN ont été introduits dans les technologies commerciales de dispositifs à semi-conducteurs de puissance comme candidats pour remplacer le Si en tant que matériau semi-conducteur. Toutefois, leurs mécanismes de défaillance physique et de dégradation ne sont pas encore totalement connus. De plus, depuis que ces technologies ont été développées, les normes d'essai utilisées pour tester les dispositifs de puissance dans des environnements de rayonnement n'ont pas été mises à jour pour être utilisées avec les technologies émergentes.Dans ce travail, la fiabilité à court et à long terme des technologies commerciales de production d'énergie WBG en environnement radiologique est étudiée. Une méthodologie est proposée pour calculer les paramètres de fiabilité et les taux de défaillance des technologies de production d'électricité à base de SiC dans un environnement de rayonnement atmosphérique. En outre, la sensibilité aux rayonnements des technologies de production d'électricité au SiC et au GaN est évaluée pour les effets d'un événement unique et la dose ionisante totale, complétée par des simulations de TCAD.Les effets couplés des rayonnements et du vieillissement sont étudiés en comparant la sensibilité aux rayonnements de dispositifs vierges et vieillis et en appliquant une contrainte post-irradiation afin de remédier à la dégradation de la fiabilité induite par les rayonnements. En outre, la dégradation des performances du système électrique induite par les rayonnements est étudiée par le biais d'expériences et de simulations SPICE.