Détérioration d’un semi-conducteur

[DeltaSo]

Bonjour,
Quelqu’un peut il m’expliquer ce qu’il se passe concrètement au niveau atomique lorsqu’une diode grille ?
De la même manière, qu’est-ce qui fait qu’une LED s’use avec le temps ? Qu’est-ce qui s’use concrètement ?
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[jiherve]

bonsoir,
hors surcharge fatale bien souvent électromigration.
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectromigration
JR

[vincent66]

Bonjour,

Pour les leds elles chauffent bien plus qu'on ne croit, essentiellement au niveau des connexions des fils de métal sur le silicium de la puce...

Une légère surintensité chronique et la durée de vie espérée de 50000 heures se réduit comme peau de chagrin...

[DeltaSo]

Et le fait de chauffer, ça provoque quoi atomiquement parlant ? De même, pourquoi une surtension abime un composant ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

Bonsoir,
Manifestement vous ne lisez pas les réponses.
Pour une surtension il y aura claquage des jonctions et/ou amorçage de circuits parasites(thyristors de structure) qui détruiront le circuit intégré.
JR

[Antoane]

Bonjour,

Lorsque le défaut vient d'une surchauffe :
- très intense (puissance dissipée de quelques centaines de kW dans un TO220, par exemple lors d'un court-ciruit sous 600 V), il y a destruction de la puce avec sublimation du semi-conducteur - éventuellement suivi de l'explosion du composant ;
- intense : il peut y avoir destruction du composant par effet fusible des fils de bonding, ou par fusion de la métalisation aluminium de face avant de puce - ce qui peut entrainer une destruction catastrophique (i.e. avec fracs) ou non (i.e. plus "douce", par exemple avec augmentation du Rds_on) du composant ;
- pas trop intense : la dégradation est plus progressive, c'est généralement la passivation (une couche de polyimide/plastique sur la puce) ou le packaging, ou la brasure en face arrière de la puce, ou la métallisation aluminium en face avant de la puce, qui souffre et se transforme ;
- une surtension peut claquer un isolant (i.e. créer un chemin conducteur en son sein), détruire la passivation d'une puce, et donc diminuer sa capacité à tenir la tension ou encore engendrer une destruction due à l'échauffement de la puce par avalanche (et/ou emballement thermique)

Je suis loin d'être spécialiste, mais il me semble que l'électromigration n'est pas un phénomène thermique (comme, par exemple, "l'effet fusible"), même s'il est activé par la température.

PS :
- c'est une liste loin d'être exhaustive ;
- je parle principalement d'électronique de puissance, je connais beaucoup moins ce qui se passe en µElec.

[Antoane]

S'ajout à ça tout ce qui est vieillissement, les problèmes venant alors souvent des effets du cyclage thermique qui fait se dilater et se contracter les éléments d'un composant avec plus ou moins d'intensité suivant son matériau (et son coefficient d'expansion thermique - CTE) et c'est alors pour des raisons mécaniques qu'il y a casse. Souvent au niveau des pieds des fils de bonding (en particulier dans les modules de puissance), ou de la brasure connectant la face arrière de la puce, ou au sein de la céramique servant de surbstrat (pour les modules de puissance). Dans ce cas, c'est le packaging et non la puce en elle-même qui soufre.

[DeltaSo]

Merci pour cette réponse complète !

[jiherve]

Bonjour
L'electromigration est un phénomène très sensible à la température et c'est une des causes principales de défaillance des CI modernes.
allez un peu de lecture en godon :https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1712/1712.05562.pdf
JR