Etude de la fiabilité des transistors hyperfréquences de puissance dans une application RADAR en bande S PDF Download
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Book Description
Depuis l'avènement des modules de puissance à état solide dans les radars, la longueur de pulse et le rapport cyclique n'ont cessé d'augmenter afin d'accroître les performances du radar. Ces fortes exigences de fonctionnement ont augmenté la quantité de contraintes appliquées aux transistors et ont un impact direct sur leurs temps de vie. Une connaissance approfondie de cet impact est nécessaire pour une meilleure estimation de la fiabilité des modules et des transistors qui la composent. C'est pour toutes ces raisons qu'une étude a été engagée pour élaborer de nouvelles méthodes d'investigations de la fiabilité des composants RF de puissance en condition de fonctionnement Radar pulsé. Par conséquent, ce travail présente un banc de fiabilité innovant, dédié spécifiquement à des tests de vie sur des composants RF de puissance sous des conditions de pulse RF pour une application radar. Un transistor RF LDMOS a été retenu pour nos premiers tests en vieillissement accélérés. Une caractérisation électrique complète (I-V, C-V et RF) a été effectuée. Ainsi, un examen complet de ces paramètres électriques critiques est exposé et analysé. Toutes les dérives des paramètres électriques après un vieillissement accéléré sont étudiées et discutées. D'après l'analyse de ces résultats, on constate que plus la température est basse, plus les dérives des paramètres électriques significatives sont imùportantes. Finalement, le mécanisme de dégradation proposé pour le RF LDMOS est, par conséquent, la création d'états d'interface par les porteurs chauds (pièges). De plus, plus d'états d'interfaces sont générés à température basse, en raison d'un phénomène d'ionisation par impact. c'est la raison pour laquelle les dégradations électriques sont plus fortes à 10°C.
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Depuis l'avènement des modules de puissance à état solide dans les radars, la longueur de pulse et le rapport cyclique n'ont cessé d'augmenter afin d'accroître les performances du radar. Ces fortes exigences de fonctionnement ont augmenté la quantité de contraintes appliquées aux transistors et ont un impact direct sur leurs temps de vie. Une connaissance approfondie de cet impact est nécessaire pour une meilleure estimation de la fiabilité des modules et des transistors qui la composent. C'est pour toutes ces raisons qu'une étude a été engagée pour élaborer de nouvelles méthodes d'investigations de la fiabilité des composants RF de puissance en condition de fonctionnement Radar pulsé. Par conséquent, ce travail présente un banc de fiabilité innovant, dédié spécifiquement à des tests de vie sur des composants RF de puissance sous des conditions de pulse RF pour une application radar. Un transistor RF LDMOS a été retenu pour nos premiers tests en vieillissement accélérés. Une caractérisation électrique complète (I-V, C-V et RF) a été effectuée. Ainsi, un examen complet de ces paramètres électriques critiques est exposé et analysé. Toutes les dérives des paramètres électriques après un vieillissement accéléré sont étudiées et discutées. D'après l'analyse de ces résultats, on constate que plus la température est basse, plus les dérives des paramètres électriques significatives sont imùportantes. Finalement, le mécanisme de dégradation proposé pour le RF LDMOS est, par conséquent, la création d'états d'interface par les porteurs chauds (pièges). De plus, plus d'états d'interfaces sont générés à température basse, en raison d'un phénomène d'ionisation par impact. c'est la raison pour laquelle les dégradations électriques sont plus fortes à 10°C.
Author: Abdelkhalak El Hami Publisher: Elsevier ISBN: 0081024231 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 305
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This second volume of a series dedicated to the reliability of high-power mechatronic systems focuses specifically on issues, testing and analysis in automotive and aerospace applications. In the search to improve industrial competitiveness, the development of methods and tools for the design of products is especially pertinent in the context of cost reduction. This book proposes new methods that simultaneously allow for a quicker design of future mechatronic devices in the automotive and aerospace industries while guaranteeing their increased reliability. The reliability of these critical elements is further validated digitally through new multi-physical and probabilistic models that could ultimately lead to new design standards and reliable forecasting. Presents a methodological guide that demonstrates the reliability of fractured mechatronic components and devices Includes numerical and statistical models to optimize the reliability of the product architecture Develops a methodology to characterize critical elements at the earliest stage in their development
Author: Mohamed Gares Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 230
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Since their early implementation, the length of pulses and the cyclic report/ratio did not cease increasing in order to increase the radar performances. These strong requirements of operation increased the quantity of pressure applied to the transistors, which constitue the modules of power in the radars and have a direct impact over their life times. A thorough knowledge of this impact is necesary for a better estimation of the reliability of modules and transistors, which make it up. It is for all these reasons that a study was committed to work out new investigation methods of the power RF components under RF pulses conditions for a radar application. A transistor RF LDMOS was retained for our first tests in accelerated ageing under various conditions (DC, RF, temperature and TOS). Electric characterizations (I-V, C-V and [S] parameters) were carried out. Thus, a complete examination of these critical electric parameters is exposed and analysed. All electric parameter drift after an accelerated ageing are studied and discussed. According to the analysis of these results, one notes that the lower the temperature is, the more important the drifts int the significant electric parameters. In order to understand the physical degradation phenomena inside the structure, we performed a 2-D physical simulation (Silvaco-Atlas). Finally, the degradation mechanism proposed for RF LDMOS is the interface states creation by the hot carriers (traps).
Author: Mohamed Gares Publisher: Editions Universitaires Europeennes ISBN: 9783841794963 Category : Languages : de Pages : 248
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Les fortes exigences de fonctionnement ont augmente la quantite de contraintes appliquees aux transistors qui constituent les modules de puissance dans les radars et ont un impact direct sur leurs temps de vie. Une connaissance approfondie de cet impact est necessaire pour une meilleure estimation de la fiabilite des modules. C'est pour toutes ces raisons, qu'une etude a ete engagee pour elaborer de nouvelles methodes d'investigations de la fiabilite des composants RF de puissance en conditions de fonctionnement Radar pulse. Par consequent, ce travail presente un banc dedie specifiquement a des tests de vie sur des composants RF de puissance sous des conditions de pulse RF. Un transistor RF LDMOS a ete retenu pour nos premiers tests en vieillissement acceleres sous diverses conditions. Des caracterisations electriques ont ete effectuees. Ainsi, un examen complet de ces parametres electriques critiques est expose et analyse. Toutes les derives des parametres electriques apres un vieillissement accelere sont etudiees et discutees. Pour comprendre les phenomenes physiques de degradation, mis en jeu dans la structure, nous avons fait appel a une simulation physique 2-D (Silvaco).
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Ce document traite de la modélisation et de la caractérisation thermique de transistors de puissance GH25 pour des applications Radar en bande X. Les performances et la fiabilité sont liées à l'auto-échauffement dans les composants. Une estimation précise de la température en conditions réelles d'utilisation est nécessaire. Pour ces raisons, nous avons développé un modèle thermique utilisant un outil paramétrable pour extraire la température maximale du transistor. Les résultats de simulation ont été comparés à des mesures de température en périphérie du point chaud. Ces mesures ont été réalisées par thermographie IR, thermoréflectance et spectrométrie Raman pour valider la précision des modèles thermiques en mode de fonctionnement DC, pulsé et pour la première fois CW. Une nouvelle formule basée sur le comportement thermique réel du transistor a été définie dans le but d'améliorer les calculs du taux de défaillance des systèmes Radar en utilisant la méthode FIDES.
Author: Mouna Chetibi-RIah Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 155
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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.
Author: Gwenael Le Coustre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 179
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L’utilisation de matériaux grand gap, et tout particulièrement l’emploi du nitrure de gallium est une solution pour la génération de puissance aux fréquences microondes. Les HEMTs réalisés à partir du matériau GaN présentent actuellement les meilleures performances mondiales pour la génération de puissance hyperfréquence. Cependant, les concepteurs ont besoin de connaître leurs limitations électriques : Plus précisément, ils ont besoin de connaître leurs caractéristiques électriques dans leurs zones de fonctionnement et d’en avoir des modèles mathématiques intégrables dans des outils de CAO. Dans une première partie, des caractérisations électriques ont été effectuées afin de déterminer l’impact des limitations physiques sur la génération de puissance : tension de claquage, pièges de drain et de grille, résistance thermique d’interface dans l’épitaxie ... Dans la deuxième partie de cette thèse, la conception et la réalisation de premières maquettes ont été effectuées en bande S (3 GHz). Ces maquettes permettent une première caractérisation des composants de puissance de plusieurs millimètres de développement de grille réalisés au laboratoire. Ces caractérisations, pour des considérations de connexions mais également thermiques ne sont pas réalisables sous pointes. Ces mesures permettent également la détermination des impédances optimales en puissance et en rendement au plus près des composants afin de les connaitre avec précision. Ces impédances seront utilisées lors de la conception des amplificateurs de puissance présentée dans la dernière partie. Dans un premier temps, une analyse de l’impact des adaptations d’entrée et de sortie sur la largeur de bande d’adaptation a été réalisée. Une attention particulière a été consacrée à l’architecture de l’adaptation d’entrée. Dans un second temps, une présentation de la conception et de caractérisation d’amplificateurs de puissance de classes 25W et 100W en bande S est présentée. Des mesures de ces amplificateurs ont montré des puissances de sortie supérieures à 120W avec un rendement en puissance ajoutée et un gain en puissance associé respectivement de 40% et 22dB. Ces résultats en termes de puissance, de rendement et de température confortent la possibilité de réaliser des amplificateurs en bande-S pour des applications radars en technologie GaN.
Author: Thomas Quémerais Publisher: Omniscriptum ISBN: 9786131544750 Category : Languages : fr Pages : 216
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Avec l' mergence d'applications millim triques telles que le radar automobile ou le WHDMI, la fiabilit est devenue un enjeu extr mement important pour l'industrie. Dans un metteur/r cepteur radio, les probl mes de fiabilit concernent principalement les transistors MOS int gr s dans les amplificateurs de puissance, compte-tenu des niveaux relativement lev des puissances. Ce livre concerne la conception et l' tude de la fiabilit des amplificateurs de puissance fonctionnant aux fr quences millim triques en technologies CMOS avanc es. Le m moire est articul autour de quatre chapitres. Les deux premiers chapitres concernent l' tude, la conception, la mod lisation et la caract risation des l ments actifs et passifs int gr s sur silicium et utilis s pour r aliser des amplificateurs de puissance aux fr quences millim triques. Le 3 me chapitre d crit les trois amplificateurs de puissance con us et r alis s pour les tests de fiabilit . Enfin, le dernier chapitre propose une tude compl te de la fiabilit de ces circuits jusqu'au calcul de leur temps de vie
Author: Eric Bourcier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L'amelioration permanente des performances des transistors a effet de champ, en termes de frequence, puissance ou rendement, conduit ces composants a remplacer progressivement les tubes a ondes progressives dans les amplificateurs hyperfrequences de puissance pour applications militaires, aeronautiques et spatiales. De plus, depuis quelques annees, l'extraordinaire explosion des applications grand public integrant des circuits de puissance hyperfrequences (telephone mobile, badges d'identification, systemes d'anti-collision, d'autopeage, et de surveillance de la circulation) a accelere cette evolution. Dans ce contexte, les outils d'aide a l'utilisation des transistors a effet de champ de puissance sont d'un besoin imperieux. C'est a ce besoin que s'adresse le present travail. Sa premiere partie explique le fonctionnement du systeme de mesure de puissance que nous avons developpe selon le principe de la charge active, dans la bande de frequence de 26 a 40 ghz. Ce systeme permet de mesurer de facon automatique des transistors a effet de champ dont le developpement totale de grille peut atteindre un millimetre et utilise un logiciel de pilotage mis au point pour preserver le composant dans les conditions d'impedances dangereuses en terme de courant de grille. De plus les calibrages vectoriels en impedance et en puissance mis en uvre permettent une grande precision de mesure. Enfin le systeme permet des investigations de transistors prevus pour des applications soit en circuit hybride, soit en technologie mmic. Dans la deuxieme partie, une etude est effectuee sur la difference de comportement d'un transistor selon que celui-ci est soumis a une puissance d'entree injectee constante ou a une puissance d'entree absorbee constante. Ensuite l'effet de l'instabilite des transistors sur leur comportement est analyse.
Author: Thomas Quémerais Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 143
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Avec l'émergence d'applications millimétriques telles que le radar automobile ou le WHDMI, la fiabilité est devenue un enjeu extrêmement important pour l'industrie. Dans un émetteur/récepteur radio, les problèmes de fiabilité concernent principalement les transistors MOS intégrés dans les amplificateurs de puissance, compte-tenu des niveaux relativement élevés des puissances. Ces composants sont susceptibles de se détériorer fortement par le phénomène de l'injection de porteurs chauds impactant lourdement les performances des amplificateurs. Ce travail de thèse concerne la conception et l'étude de la fiabilité des amplificateurs de puissance fonctionnant aux fréquences millimétriques en technologies CMOS avancées. Le mémoire est articulé autour de quatre chapitres. Les deux premiers chapitres concernent l'étude, la conception, la modélisation et la caractérisation des éléments actifs et passifs intégrés sur silicium et utilisés pour réaliser des amplificateurs de puissance aux fréquences millimétriques. Le troisième chapitre décrit les trois amplificateurs de puissance conçus et réalisés pour les tests de fiabilité. Enfin, le dernier chapitre propose une étude complète de la fiabilité de ces circuits jusqu'au calcul de leur temps de vie.
Author: Hichame Maanane
Author: Hichame Maanane
Author: Abdelkhalak El Hami
Author: Mohamed Gares
Author: Mohamed Gares
Author: Lény Baczkowski
Author: Mouna Chetibi-RIah
Author: Gwenael Le Coustre
Author: Thomas Quémerais
Author: Eric Bourcier
Author: Thomas Quémerais