Etude de l'impact des conditions de court-circuit sur la robustesse de transistors GaN de puissance pour des applications de transport aéronautique et automobile

Study of the impact of short-circuit conditions on the robustness of GaN power transistor for aeronautic and automotive applications

• Auteur / Autrice : Mohamed lemine Dedew
• Direction : Stephane Lefebvre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : EPI - Electronique de puissance et intégration
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Robustesse

Électronique de puissance

Fiabilité

Nitrure de Gallium

Composants à semi-conducteurs de puissance

Reliability

Power electronics

Power semi-conductor devices

Gallium nitride

Robustness

Résumé

L'objectif de la thèse est double : il s'agit de mieux comprendre les mécanismes physiques de défaillance des HEMTs de puissance en GaN en régime de court-circuit, mais aussi de trouver des stratégies de protection pour garantir qu'un tel régime accidentel ne détruise ni n'altère les caractéristiques du composant. Pour ce faire, le candidat retenu aura à effectuer les travaux suivants, qui ont un fort aspect expérimental : Etude bibliographique sur les travaux expérimentaux et de modélisation du comportement de transistors GaN en régime de court-circuit ; Participation à la réalisation d'un ou plusieurs bancs de court-circuit permettant de mettre en évidence : - Les effets de la tension drain-source, de la température et de la tension de commande sur la robustesse ; - L'effet d'un pré-conditionnement en tension et du piégeage de charges qui en découle sur la robustesse ; - L'effet de la répétition de courts-circuits non destructifs sur les performances du composant afin d'analyser si d'éventuelles dégradations apparaissent ; - Le nombre de courts-circuits qu'un transistor pourra supporter, en fonction de l'énergie dissipée, avant défaillance (fatigue). - Etude de la robustesse de puces parallélisées si possible. Proposer des stratégies de protection en lien avec les résultats obtenus

The thesis has a double objective: to better understand de failure mechanisms of GaN HEMTs under short-circuit regime; and to find new protection strategies to ensure that such accidental event doesn't impact nor alter the characteristic of the component. In particular, the PhD candidate will be in charge of: Bibliography on the experimental work and modelling of GaN transistor under short-circuit conditions Participate to the implementation of different test benches, able to investigate: - Impact of drain-source voltage and gate voltage on the device reliability - Impact of electrical preconditioning and trapping on the device reliability - Impact of repetitive non-destructive short circuits events on device performances, with the objective to investigate whether any degradation appears - Maximum number of short-circuit, in function of the dissipated energy, that a device can support before failure - If possible, study of the reliability of several components in parallel Propose different strategies to protect the device in link with the obtained results