Fiabilité et analyse physique des défaillances des composants électroniques sous contraintes électro-thermiques pour des applications en mécatronique.

Reliability and failure analysis of electronic devices under electro-thermal constraints for mecatronic applications

• Auteur / Autrice : Safa Mbarek
• Direction : Olivier Latry, Pascal Dherbecourt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 22/12/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• 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 : Président / Présidente : Pierre Pouvil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Zoubir Khatir, Farid Temçamani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Détérioration

Mécatronique

Temps entre défaillances, Analyse des

Composants électroniques

Semiconducteurs

Carbure de silicium

Transistors MOSFET

Mots clés libres

MOSFET

Silicon Carbide

Court-circuit

Test de stress

Fiabilité

Robustesse

Analyse de défaillance

Vieillissement

MOSFET

Silicon Carbide

Short-circuit

Stress test

Reliability

Robustness

Failure analysis

Aging

Résumé

L’amélioration des systèmes de conversion d’énergie rend les dispositifs à base de SiC très attractifs pour leur efficacité, compacité et robustesse. Cependant, leur comportement en réponse à un défaut de court-circuit doit être soigneusement étudié pour assurer la fiabilité des systèmes. Ce travail de recherche porte sur les problèmes de robustesse et de fiabilité du MOSFET SiC sous contraintes de court-circuit. Cette étude repose sur des caractérisations électriques et microstructurales. La somme de toutes les caractérisations avant, pendant et après les tests de robustesse ainsi que l’analyse microstructurale permet de définir des hypothèses sur l’origine physique de la défaillance pour ce type de composants. De plus, la mesure de la capacité est introduite au cours des tests de vieillissement en tant qu’indicateur de santé et outil clé pour remonter à l’origine physique du défaut.

The improvement of power conversion systems makes SiC devices very attractive for efficiency, compacity and robustness. However, their behavior in response to short circuit mode must be carefulli studied to ensure the reliability of systems. This research work deals with the SiC MOSFET robustness and reliability issues under short-circuit constraints. It is based upon electrical and microstructural characterizations. The sum of all the characterizations before, during and after the robustness tests as well as microstructural analysis allow to define hypotheses regarding the physical origin of failure of such components. Also, caoacitance measurement is introduced during aging tests as a health indicator and a key tool to go back to the physical origin of the defect.