Effet du faible débit dose sur les technologies bipolaires

Low Dose Rate effect on bipolar technologies

• Auteur / Autrice : Jérôme Boch
• Direction : Anne Meinertzhagen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes génétiques

Physique -- Modèles mathématiques

Irradiation

Environnement spatial

Transistors bipolaires

Mots clés libres

Transistor bipolaire, environnement radiatif spatial, dose, débit de dose, irradiation à température élévée, normes de test, pièges d'interface, pièges d'oxyde, désactivation d'acceptateur, ELDRS, modélisation, algorithme génétique

Résumé

Les technologies bipolaires jouent des rôles primordiaux dans les systèmes spatiaux soumis à des conditions radiatives. Dans un environnement ionisant, le courant de base des transistors bipolaires augmente et le gain en courant diminue. L'augmentation de la recombinaison dans la région de déplétion base-émetteur est le mécanisme principal responsable de l'accroissement du courant de base. Pour une même dose totale, de nombreuses technologies bipolaires se dégradent plus à faible débit de dose qu'à fort débit ce qui soulève un problème au niveau du durcissement. Des méthodes de prédiction de la réponse faible débit de dose, utilisant les moyens disponibles en laboratoires, telle que les irradiations en températures, ont données des résultats prometteurs pour l'identification de technologies montrant une augmentation de la dégradation à faible débit de dose. Cependant, aucun test s'appliquant à toutes les technologies bipolaires n'a été identifié. C'est dans ce cadre que s'inscrit notre travail de thèse. Ce travail consiste à étudier et à améliorer les méthodes de test actuelles dans le but d'établir un unique test applicable à toutes les technologies bipolaires. En se basant sur un travail expérimental, une explication physique des phénomènes se produisant au cours d'irradiations à températures élevées a été donnée et un modèle de dégradation a été développé. A partir de l'observation des résultats obtenus, une nouvelle approche du test de composants est proposée. Cette approche est basée sur la commutation d'un fort débit de dose vers un faible débit.

Bipolar technologies play a variety of important roles in space systems where they are exposed to radiation. In an ionizing environment, the base current of bipolar transistors increases and the current gain decreases. Increased recombination in the emitter-base depletion region is the main mechanism responsible for the increased base current. Many bipolar technologies degrade more at low dose rates than at high dose rates for a given total dose what is a difficult hardness assurance challenge. Methods of predicting the low-dose-rate response using laboratory dose rates, including irradiation at high temperature, have been reasonably successful at identifying technologies that suffer from ELDRS, but it is still difficult to identify a single test for all bipolar technologies. The aim of this work is then to investigate and improve the present methods in order to establish a sigle test for all bipolar technologies. Based on experimental results, physical explanation of phenomena occurring during elevated temperature irradiations has been proposed and a model of degradation has been expanded. From the observation of all the obtained results, a new approach of the device testing, based on the switching from high dose rate to low dose rate has been proposed.