Résumé

Le développement de méthodes et d'outils d'estimation de la durée de vie de MOSFETs en Carbure de Silicium (SiC), en cours d'utilisation, nécessite une compréhension des mécanismes de défaillance de ces composants. Un ensemble de données expérimentales de vieillissement est également nécessaire. L'article aborde les modes de défaillance de MOSFETs en SiC, à savoir les facteurs accélérant leur vieillissement et les indicateurs électriques permettant de suivre leur état de santé. L'article présente un banc de vieillissement accéléré de MOSFETs en SiC permettant de faire cycler en température un Composant Sous Test (CST) via ses pertes par conduction et par commutation. Ces contraintes sont les plus proches du stress subi par les MOSFETs en SiC utilisés dans des convertisseurs de puissance moyenne tension continue (MVDC) pour l'éolien ou le photovoltaïque. Le contrôle de ce banc autorise un cyclage de la température de jonction $T_j$ du CST à stress en courant ajustable et sans dégrader la diode interne de celui-ci. Un tel contrôle permet d'une part de décorréler les indicateurs de dégradation de la diode interne du MOSFET des autres défaillances tout en ajustant l'impact des phénomènes d'électromigration. La tension directe $V_f$ de la diode interne d'un MOSFET est un Paramètre Electrique ThermoSensible (PETS). D'autre part, un tel contrôle permet ainsi de disposer d'une mesure de $T_j$ du CST qui ne dérive pas au cours de son vieillissement, permettant donc un cyclage efficace en température. L'instrumentation du banc est ensuite abordée. L'essentiel des indicateurs de dégradation est mesuré en dehors des périodes de cyclage en température, ce qui permet de mesurer ces indicateurs à $T_j$ constante. Ces indicateurs sont mesurés in-situ, sans déconnecter le CST du banc. L'instrumentation est protégée, au besoin, par des écrêteurs et relais. La mesure est isolée par des systèmes optiques. Ces relais assurent également un aiguillage des circuits de mesure. Avec un pilotage adapté, de telles préconisations permettent un fonctionnement autonome du banc de vieillissement. Un travail sur la réduction des sources de bruits de mode commun et le choix de sondes à large bande passante assurent une mesure précise et juste des indicateurs de vieillissement du CST.