Simulation des effets des rayonnements ionisants dans les composants électroniques commerciaux
Contexte :
Le CEA/Gramat est le centre de référence en vulnérabilité des systèmes de Défense et en efficacité des armements. Il analyse notamment la vulnérabilité des électroniques aux effets induits par les rayonnements ionisants sévères. Les électroniques sont essentiellement issus de filières commerciales, évolutives, pour lesquelles peu de connaissances technologiques sont disponibles. Etablir des modèles numériques aisément paramétrables, par exemple par famille de composants, en s’appuyant sur leur structure et les phénomènes physiques régissant le transport des charges dans les semi-conducteurs, est ainsi nécessaire au développement de simulations du fonctionnement des électroniques en environnement radiatif sévère.
Objectif de la thèse :
L’objectif est de construire et mettre en oeuvre des modèles de perturbations de composants électroniques soumis à différents environnements ionisants. Devront être conduites des caractérisations expérimentales ainsi que des analyses et simulations technologiques, afin de construire une modélisation analytique du comportement électrique observé expérimentalement. Les paramètres physiques critiques en fonction du terme source radiatif, de la technologie de fabrication du composant, du packaging ou encore des conditions d’emploi, devront être identifiés en s’appuyant sur des outils de simulations existants et sur des développements spécifiques. Une démarche devra être proposée afin de modéliser et de simuler la réponse radiative de différentes familles de composants électroniques élémentaires, pour les intégrer au niveau d’un circuit.
Déroulement de la thèse :
Pour mener à bien cette étude, le/la candidat(e) devra :
- 1. Réaliser une étude bibliographique des méthodes de modélisation et de simulation des effets des radiations dans les composants électroniques.
2. Identifier des « familles » cohérentes de composants, en conduire l’analyse technologique, et en proposer une modélisation.
3. Concevoir et réaliser les bancs de tests nécessaires à la caractérisation statique et dynamique des composants électroniques en environnement radiatif.
4. Construire une démarche avec des outils numériques (Monte-Carlo, éléments finis…) afin de simuler le transfert de charges dans le composant, la physique du transport des charges générées en excès…
5. Confronter les résultats des simulations expérimentales et intégrer les modèles de fonctionnement des composants dans des schémas de fonctions électroniques de référence afin d’en estimer la sensibilité.
DIRECTEUR DE THESE
Marc GAILLARDIN
(Par dérogation)
marc.gaillardin@cea.fr
ECOLE DOCTORALE
ED 323
GEETS Génie Electrique Electronique et Santé
7 avenue di Colonel Roche
31077 Toulouse Cedex 4
ENCADRANT
Marc GAILLARDIN
marc.gaillardin@cea.fr
CENTRE
Gramat
BP 80200
46500 Gramat
Tél. : 05-65-10-54-32