Bâtiment IES
Bâtiment 5 Campus St Priest

Caractérisation de dispositifs MOS SOI et GeOI avancés par l’étude et la modélisation du bruit basse fréquence

Soutenance de thèse de Jason Gyani se déroulera le jeudi 25 novembre 2010 à 10h dans la salle de réunion du 4ième étage, bâtiment 21 du campus Triolet.

La thèse porte sur la caractérisation en bruit basse-fréquence des dispositifs MOS avancées SOI et GeOI avec empilement de grille à haute constante diélectrique. La première partie de ce travail rappelle les limites physiques et technologiques liées à la miniaturisation des composants et décrit les moyens mis en œuvre pour aller au-delà de ces limites. Nous effectuons ensuite une modélisation du bruit dans les MOSFET à diélectrique de grille à haute permittivité, puis une étude de l'impact des paramètres physiques liés aux spécificités de l'empilement de grille est réalisé, montrant dans quels limites il est possible d’utiliser des méthodes analytiques classique pour l’extraction de la densité de défauts dans les empilements de grille high-k. Un outil numérique basé sur le calcul de la transmission électronique à travers l'empilement est développé permettant une caractérisation des dispositifs dont les densités spectrales de bruit sont autres que du 1/f pur. Une méthode de caractérisation permettant de séparer la contribution en bruit des régions d'accès de celle du substrat est réalisée dans le but d'évaluer la qualité du substrat Ge dans les architectures GeOI. L’impact des processus technologiques MOS tels que le dopage du substrat et l’implantation des halos sur les performances en bruit et sur la mobilité du canal avant et arrière des dispositifs GeOI est étudié. L’impact de l’épaisseur du substrat Ge dans les dispositifs GeOI sur les mécanismes de bruit est également mis en évidence.

Vieillissement et modes de défaillance de modules de puissance IGBT stressés en régime de cyclage actif à hautes températures

soutenance de thèse de Vanessa SMET le jeudi 25 novembre 2010 à 10h30 à l'amphithéâtre du campus St Priest.

Cette thèse a pour objet l'étude de la fiabilité de modules de puissance triphasés à IGBTs 200A - 600 V, destinés à la construction d'onduleurs de traction pour des applications automobiles hybrides ou électriques. Ces travaux visent à évaluer la tenue de ces modules de puissance en régime de cyclage actif à hautes températures, en mettant l'accent sur leur résistance à la fatigue thermomécanique. Deux approches complémentaires ont été mises en œuvre dans ce but : tests de vieillissement accéléré et modélisation numérique.

Une campagne d'essais de vieillissement par cyclage actif a été menée avec des profils de température variés, définis par la température ambiante et la variation de température de jonction des IGBTs, utilisés comme facteurs d'accélération des contraintes. Au cours de ces tests, les composants ont électriquement fonctionné dans des conditions semblables à une application réelle (commande MLI). L'objectif était d'identifier les modes de défaillance, d'estimer l'influence des facteurs d'accélération du vieillissement et d'évaluer la pertinence des indicateurs de défaillance classiques dans ces conditions de stress thermique sévères.


Aussi, afin de mieux comprendre les mécanismes de défaillance responsables de la fatigue de l'assemblage des modules considérés, une modélisation thermomécanique visant à déterminer l'impact des modèles de comportement mécanique sur la durée de vie estimée des brasures, a été développée. La réponse de l'assemblage à des contraintes de cyclage actif similaires à celles appliquées durant les essais a été évaluée par analyse numérique. Les différentes lois de comportement ont été comparées en termes de contraintes et déformations plastiques développées dans les brasures.

Le jury de thèse sera composé de :
M. Y. AVENAS
Maître de Conférences à l'Université de Grenoble
Rapporteur
M. A. CHRYSOCHOOS
Professeur à l'Université Montpellier 2
Examinateur
M. F.FOREST
Professeur à l'Université Montpellier 2
Directeur de thèse
M. J.-J. HUSELSTEIN
Maître de Conférences à l'Université de Montpellier 2
Co-Directeur de Thèse
M. Z. KHATIR
Directeur de recherches à l'INRETS
Rapporteur
M. P. Le Breton
Responsable ingénierie de Semikron
Invité
M. S. Lefebvre
Professeur au CNAM
Examinateur
M. A. Mathewson
Research leader at University College Cork
Examinateur
M. F. Richardeau
Directeur de recherches à l'Université de Toulouse
Examinateur
 
Contact :
--
Vanessa SMET
Doctorante - PhD student
Institut d'Electronique du Sud - Groupe "Energie et Matériaux"
UMR CNRS 5214
Université Montpellier 2 - CC 079
34095 Montpellier Cdx 5 - FRANCE
 
Tél. / Phone +33 4 67 14 97 06
Fax +33 4 67 04 21 30
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Analyse des propriétés de l'oxyde de grille des composants semi-conducteurs de puissance soumis à des contraintes électrothermiques cycliques : vers la définition de marqueurs de vieillissement

Soutenance de thèse de This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. le mardi 1er juin 2010 à 15h00 à l'amphithéâtre du campus St Priest.

Résumé :
Les composants semi-conducteurs de puissance sont de plus en plus employés dans des applications critiques, notamment dans le domaine des transports, et subissent des contraintes significatives, dégradant ainsi leur fonctionnement. Dans de telles applications, ces dégradations peuvent activer la défaillance des composants de puissance et ainsi avoir des conséquences graves d'un point de vue économique et de la sécurité. Il existe alors une forte demande concernant le développement de nouvelles techniques de caractérisations pour le suivi de leur vieillissement.
Le suivi de l'évolution de paramètres de l'oxyde de grille de véhicules tests par le biais de la méthode Capacité-Tension (ou C(V)) et de la méthode de l'onde thermique (ou MOT), ainsi que leur adaptation à des composants semi-conducteurs de puissance, constituent l'essentiel du travail de cette thèse.
Le couplage de la MOT à la C(V) a permis de déduire la localisation des charges dans l'oxyde de grille des échantillons tests lorsqu'ils ont été soumis à des contraintes électriques similaires à celles subies dans les systèmes de conversion d'énergie.
Des variations de la capacité grille-collecteur d'IGBTs à injection améliorée ont été mis en évidence lors de l'application de contraintes suivant un protocole reproduisant leur utilisation dans la traction. Ces variations peuvent être reliées à une évolution de l'état de l'oxyde des IGBTs corrélée avec son état opérationnel.


Jury de thèse sera composé de :
M. S. AGNEL
Professeur à l'Université de Montpellier 2
Directeur de Thèse
M. O. FRUCHIER
Maitre de Conférences à l'Université de Perpignan
Examinateur
M. D. MALEC
Professeur à l'Université de Toulouse
Rapporteur
M. P. NOTINGHER
Maitre de Conférences à l'Université de Montpellier 2
CoDirecteur de Thèse
M. F. SAIGNE
Professeur à l'Université de Montpellier 2
Examinateur
M. J-L. SANCHEZ
Directeur de recherches à l'Université de Toulouse
Examinateur
M. A. SYLVESTRE
Maitre de Conférences à l'Université de Grenoble
Rapporteur

Onduleur de tension pour actionneurs électriques : fiabilisation par la séparation des cellules de commutation

 

 

 

Soutenance publique de thèse de doctorat en électronique de Bienvenue ONDO NDONG le 22 Octobre 2010 à l’université de Montpellier II et intitulée :

Ce mémoire de thèse s’inscrit dans le cadre du programme « avion plus électrique », il comprend deux parties.

La première est consacrée à la présentation détaillée du contexte, c'est-à-dire du processus qui conduit à électrifier la plupart des systèmes présents dans l’avion, un exemple d’actionneur électromécanique spécifique, conçu dans ce cadre sera aussi détaillé notamment pour ce qui concerne son mode d’alimentation.

La seconde partie, plus longue, est consacrée à différents processus de fiabilisation de structures d’électroniques de puissance. Du fait de l’électrification croissante de l’avion, ces structures vont se multiplier à bord, mais la fiabilité connue de ces dispositifs n’est pas apte à satisfaire aux exigences de l’aéronautique. Les processus de fiabilisation, dans leur majorité, sont orientés, en cas de panne, vers un isolement de la source du défaut, pour permettre un fonctionnement en mode dégradé, supporté par le système.

Par ailleurs, un dispositif de sécurisation de bras d’onduleur est décrit : un sectionneur à fusibles commandés par thyristors (SFCT). Ce système permet d’isoler électriquement le bras d’onduleur victime d’un défaut au sein d’un onduleur triphasé. L’emplacement de prédilection du SFCT est la connexion bras d’onduleur et bus continu d’alimentation.

Les simulations de ce système de fiabilisation sont menées sur PSIM. Ce mémoire propose des modélisations approchées, pour l’outil de CAO adopté, des composants IGBT et fusibles, lorsque ces derniers sont soumis à un régime de courant extrême (court-circuit).

Mots clés : avion plus électrique, actionneurs synchrone à aimants, onduleur triphasé, fiabilisation, fusibles, sectionneurs commandés, circuit logique programmable, Field Programmable Gate Array (FPGA).

Composition du Jury :

Frédéric RICHARDEAU

: chargé de recherche, laboratoire LAPLACE de Toulouse, Rapporteur

Charles JOUBERT

: professeur, Université de Lyon I, Rapporteur

Daniel MATT

: professeur, Université de Montpellier II, Directeur de thèse

Abderrezzak CHERIFI

: professeur, Université de Versailles Saint Quentin en Yvelines, Examinateur

Jean-Jacques HUSELSTEIN

: Maître de conférences, Université de Montpellier II, Examinateur

Thierry MARTIRÉ

: Maître de conférences, Université de Montpellier II, Examinateur

Lieu et heure de la soutenance :

10 H

Université de Montpellier II

Place Eugène Bataillon, 34000 Montpellier

Salle de Séminaire - Bâtiment 21 – 4e étage

 

Bienvenue ONDO NDONG Doctorant(Ph.D.Student) Institut d'Electronique du SUD - GEM (UNIVERSITE MONTPELLIER II - Campus St Priest ) 860 route de Saint Priest 34090 Montpellier Cedex 5 This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 Tel : 04 67 14 96 91  Fax : 04 67 04 21 30