Charactérization and electrothermal non linear modelling of high frequency power transistors “RF Si-LDMOSFETs” for the reliability study.

Caractérisation et modélisation électrothermique non linéaire des transistors hyperfréquences de puissance « RF Si-LDMOSFETs pour l’étude de la fiabilité

• Auteur / Autrice : Mouna Chetibi-RIah
• Direction : Mohamed Masmoudi, Jérôme Marcon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fiabilité

Transistors

Mots clés libres

Transistor RF LDMOS de puissance

Modélisation électrothermique

Auto-échauffement

Porteurs chauds

Résumé

Ce travail traite de la modélisation électrothermique du transistor LDMOS de puissance pour l’étude de sa fiabilité dans une application Radar. Dans une première partie, nous avons présenté les particularités des transistors MOS, et en particulier le LDMOS, par rapport aux transistors bipolaires. Nous avons étudié aussi l’influence de l’élévation de la température dans les composants semiconducteurs sur leurs grandeurs physiques pertinentes. Enfin, nous avons exposé les notions de base de la fiabilité des transistors de puissance et nous avons abordé les modes et les mécanismes de défaillance ainsi que les principales lois d’accélération de défaillance (température, densité de courant, injection des porteurs chauds). Dans une seconde partie, l’ensemble du processus d’extraction du modèle électrothermique d’un LDMOS est présenté en détails. Cette étude a été basée sur le MET modèle considéré comme le plus approprié pour les transistor RF LDMOS de puissance. Le banc de fiabilité utilisé pour effectuer les tests de vieillissement accélérés a été décrit au troisième chapitre. Le but recherché concerne la compréhension de la dégradation la fiabilité de ce type de composant en mode pulsé. Ainsi, toutes les dérives des paramètres électriques et RF après un vieillissement accélérés sont étudiées et discutées.

This work deals with electrothermal modelling of LDMOS power transistor for the study of reliability in radar applications. In a first part, we presented the characteristics of MOS transistors, and particularly the LDMOS, compared to bipolar transistors. We studied the influence of the temperature rise in semiconductor components on their relevant physical quantities. Finally, we explained the basics of the reliability of power transistors and we discussed ways and mechanisms of failure and the main laws of acceleration of failure (temperature, current density, injection of hot carriers). In a second part, the whole process of extraction of electrothermal model of an LDMOS is presented in detail. This study was based on the MET model deemed most appropriate for RF LDMOS power transistor. The reliability bench used to perform accelerated ageing tests has been described in chapter three. The goal is the understanding of the degradation of the reliability of such components in pulsed mode. Thus, all the electrical and RF parameters drifts after accelerated ageing tests have been studied and discussed.