[News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
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Redbran
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[News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
Le laboratoire Laplace et l'Institut Néel ont réalisé ensemble un transistor Mosfet en diamant dopé au bore qui bénéficie d'une grande stabilité à l'état bloqué et d'une faible résistance à l'état passant. Ces résultats, qui préfigurent une nouvelle génération de composants pour l'électronique de puissance, ont été publiés dans la revue Applied Physics Letters.
Le diamant monocristallin est un matériau semiconducteur bien adapté à l'électronique de puissance, en rai...
Re: [News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
Dites-donc questions de prix "du diamant"
et au vu de la technologie employée
ça risque de ne pas d'être d'un usage courant
et au vu de la technologie employée
ça risque de ne pas d'être d'un usage courant
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cisou9
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Re: [News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
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_ Le diamant industriel ne coute pas cher, tu trouve des disque diamanté dans les magasins de bricolage à un prix presque dérisoire.
Par contre sur leur site j'ai trouvé une réponse en fréquence très faible.
Voici l'image.
____
_ Le diamant industriel ne coute pas cher, tu trouve des disque diamanté dans les magasins de bricolage à un prix presque dérisoire.
Par contre sur leur site j'ai trouvé une réponse en fréquence très faible.
Voici l'image.
Il n'y a plus personne à 3KHz.
____-
cisou9
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Re: [News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
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_ Le diamant industriel ne coute pas cher, tu trouve des disque diamanté dans les magasins de bricolage à un prix presque dérisoire.
Par contre sur leur site j'ai trouvé une réponse en fréquence très faible.
Voici l'image.
Il n'y a plus personne à 3KHz. ____
_ Le diamant industriel ne coute pas cher, tu trouve des disque diamanté dans les magasins de bricolage à un prix presque dérisoire.
Par contre sur leur site j'ai trouvé une réponse en fréquence très faible.
Voici l'image.
Il n'y a plus personne à 3KHz.
____Re: [News] Un transistor Mosfet à déplétion profonde pour l'électronique de puissance
Bonjour à tous,
Je suis Nicolas R. l'un des coauteurs de ces travaux.
Merci à vous pour vos remarques et votre intérêt à ce sujet.
Je me permets de réagir sur 2 points: le coût et l'aspect fréquentiel.
1. Le coût
Le coût est une donnée difficile à anticiper dans une démarche de R&D et de démonstration en laboratoire. Plusieurs éléments peuvent permettre de prédire que le coût d'un transistor en diamant serait compétitif:
a) Pour une tenue en tension donnée, ce qui est important c'est de comparer le prix en €$/Ampere. Par ex, pour un calibre de 1A, on espère diminuer la surface de composant requise d'un facteur 10 à 1000 grâce au diamant. Ainsi, meme si le cout par unité de surface etait plus élevé, le coût dans l'application devient attractif car on a réduit la surface requise de composant (autrement dit, on a augmenté par 10 à 1000 la densité de courant dans le composants en diamant). Pour cela, il faut en effet améliorer les performances par rapport aux composants et matériaux existants d'un facteur 10 à 1000, tout en n'augmentant pas le coût par unité de surface d'un facteur plus important.
b) Il existe des substrats et dépôts de diamant très faible coût, particulièrement lorsque ses propriétés thermiques ou mécaniques sont recherchées. Ici, nous utilisons le diamant pour ses propriétés électroniques et thermiques, il nous faut donc considérer un diamant monocristallin avec très peu de défauts. Le diamant est synthétique, il a été fabriqué par des technologies maîtrisées, à partir d'un substrat ayant déjà ces propriétés (monocristallin, peu de défaut). Ces substrats de base coûtent en effet chers aujourd'hui mais il existe de nombreuses pistes pour d'une part décroître le prix des substrats et d'autre part d'augmenter leur taille afin de réduire le prix par composant. La croissance du diamant synthétique de bonne qualité ensuite ne nécessite pas de conditions "couteuses", mais uniquement des gaz classiques par l'industrie microélectronique et une croissance assistée par plasma par exemple.
c) les technologies de fabrication des composants en diamant sont "CMOS compatibles" cad qu'elles utilisent des étapes classiques de l'électronique Silicium. Le coût de fabrication du composant est donc surtout dépendant du nombre de composants que nous pouvons fabriquer pour une même quantité de produits chimiques et de temps d'utilisation des équipements de fabrication.
2. L'aspect fréquentiel
L'image de la variation de la capacité en fonction de la fréquence vient d'une analyse théorique et expérimentale de la capacité Métal Oxyde Diamant. Si vous avez accès à l'une des publications mentionnées, vous pourrez avoir le détail de l'analyse (Comprehensive electrical analysis of metal/Al2O3/O-terminated diamond capacitance,
T. T. Pham, A. Maréchal, P. Muret, D. Eon, E. Gheeraert, N. Rouger and J. Pernot
Journal of Applied Physics 123, 161523 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1063/1.4996114)
En 2 mots, la capacité mesurée est impactée par des imperfections de cet empilement MOS, particulièrement les courants de fuite statiques qui répondent à l'excitation alternative à basse fréquence. La lecture de la capacité dans cette plage donne lieu à une "interprétation erronée". En conséquence, il faut considérer pour l'analyse un modèle équivalent plus complexe (impédance complexe de l'oxyde, des états d'interface, capacité d'oxyde, capacité équivalente zone de charge d'espace semiconducteur et résistance série), chaque élément ayant une réponse spécifique en fréquence, grandement dépendante du procédé de fabrication et des propriétés physiques des matériaux.
La bonne nouvelle c'est que l'analyse théorique+expérimentale, ainsi que de nouveaux procédés ont déjà permis d'améliorer le comportement de cette capacité MOS pour se rapprocher du comportement idéal. Par exemple, la suppression des courants de fuite statiques.
N'ayez crainte, la réduction de la surface requise de composant, ainsi que l'amélioration de l'empilement MOS, permettront sans problème d'adresser des applications haute fréquence.
N'hésitez pas à me recontacter, sur mon email au laboratoire ou en PM. Je ne suis pas sûr par contre d'être très présent sur ce forum.
A+
Je suis Nicolas R. l'un des coauteurs de ces travaux.
Merci à vous pour vos remarques et votre intérêt à ce sujet.
Je me permets de réagir sur 2 points: le coût et l'aspect fréquentiel.
1. Le coût
Le coût est une donnée difficile à anticiper dans une démarche de R&D et de démonstration en laboratoire. Plusieurs éléments peuvent permettre de prédire que le coût d'un transistor en diamant serait compétitif:
a) Pour une tenue en tension donnée, ce qui est important c'est de comparer le prix en €$/Ampere. Par ex, pour un calibre de 1A, on espère diminuer la surface de composant requise d'un facteur 10 à 1000 grâce au diamant. Ainsi, meme si le cout par unité de surface etait plus élevé, le coût dans l'application devient attractif car on a réduit la surface requise de composant (autrement dit, on a augmenté par 10 à 1000 la densité de courant dans le composants en diamant). Pour cela, il faut en effet améliorer les performances par rapport aux composants et matériaux existants d'un facteur 10 à 1000, tout en n'augmentant pas le coût par unité de surface d'un facteur plus important.
b) Il existe des substrats et dépôts de diamant très faible coût, particulièrement lorsque ses propriétés thermiques ou mécaniques sont recherchées. Ici, nous utilisons le diamant pour ses propriétés électroniques et thermiques, il nous faut donc considérer un diamant monocristallin avec très peu de défauts. Le diamant est synthétique, il a été fabriqué par des technologies maîtrisées, à partir d'un substrat ayant déjà ces propriétés (monocristallin, peu de défaut). Ces substrats de base coûtent en effet chers aujourd'hui mais il existe de nombreuses pistes pour d'une part décroître le prix des substrats et d'autre part d'augmenter leur taille afin de réduire le prix par composant. La croissance du diamant synthétique de bonne qualité ensuite ne nécessite pas de conditions "couteuses", mais uniquement des gaz classiques par l'industrie microélectronique et une croissance assistée par plasma par exemple.
c) les technologies de fabrication des composants en diamant sont "CMOS compatibles" cad qu'elles utilisent des étapes classiques de l'électronique Silicium. Le coût de fabrication du composant est donc surtout dépendant du nombre de composants que nous pouvons fabriquer pour une même quantité de produits chimiques et de temps d'utilisation des équipements de fabrication.
2. L'aspect fréquentiel
L'image de la variation de la capacité en fonction de la fréquence vient d'une analyse théorique et expérimentale de la capacité Métal Oxyde Diamant. Si vous avez accès à l'une des publications mentionnées, vous pourrez avoir le détail de l'analyse (Comprehensive electrical analysis of metal/Al2O3/O-terminated diamond capacitance,
T. T. Pham, A. Maréchal, P. Muret, D. Eon, E. Gheeraert, N. Rouger and J. Pernot
Journal of Applied Physics 123, 161523 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1063/1.4996114)
En 2 mots, la capacité mesurée est impactée par des imperfections de cet empilement MOS, particulièrement les courants de fuite statiques qui répondent à l'excitation alternative à basse fréquence. La lecture de la capacité dans cette plage donne lieu à une "interprétation erronée". En conséquence, il faut considérer pour l'analyse un modèle équivalent plus complexe (impédance complexe de l'oxyde, des états d'interface, capacité d'oxyde, capacité équivalente zone de charge d'espace semiconducteur et résistance série), chaque élément ayant une réponse spécifique en fréquence, grandement dépendante du procédé de fabrication et des propriétés physiques des matériaux.
La bonne nouvelle c'est que l'analyse théorique+expérimentale, ainsi que de nouveaux procédés ont déjà permis d'améliorer le comportement de cette capacité MOS pour se rapprocher du comportement idéal. Par exemple, la suppression des courants de fuite statiques.
N'ayez crainte, la réduction de la surface requise de composant, ainsi que l'amélioration de l'empilement MOS, permettront sans problème d'adresser des applications haute fréquence.
N'hésitez pas à me recontacter, sur mon email au laboratoire ou en PM. Je ne suis pas sûr par contre d'être très présent sur ce forum.
A+