Analyse des résultats de mesure et de simulation des modèles dynamiques

L’ensemble de la configuration Figure 2.57 (a) a été réalisée en simulation en utilisant les modèles dynamiques pour représenter les protections ESD des circuits intégrés. Les résultats obtenus en simulation pour les injections de 100V, 200V et 800V TLP sont confrontés aux résultats de mesures dans cette section.

Dans la Figure 2.59, la tension et le courant mesurés sont comparés aux courants et aux tensions simulés pour une injection de 100V TLP.

(a) (b)

Figure 2.59: (a) Tensions mesurées et simulées obtenues pour la protection LIN-GND du LIN

C et du LIN A soumis à une injection TLP de 100V. (b) courants mesurés et simulés obtenus pour la protection LIN-GND du LIN C et du LIN A soumis à une injection TLP de 100V.

Comme prédit, tout le courant traverse le composant C en mesure et la simulation reproduit correctement les allures transitoires des niveaux de tension et de courant mesurés.

Pour une injection de 200V TLP, le comportement des composants devait être similaire mais d’après les résultats de mesure Figure 2.60, tout le courant du générateur TLP traverse le composant A. L’ensemble du système met environ 20ns à se stabiliser tandis que la simulation se stabilise au bout de 10ns. Cependant en simulation le modèle dynamique prédit parfaitement ce comportement inattendu.

Figure 2.60: Mesure et simulation obtenues pour la protection LIN-GND du LIN C et du LIN A

soumis à une injection TLP de 200V.

Enfin Figure 2.61 une injection de 800V TLP vient agresser le bus LIN. Le système met environ 50 à 60ns à se stabiliser pour ce fort niveau d’injection. Le modèle dynamique reproduit se comportement de distribution de charge très lente entre ces deux composants avant que le composant A conduise la totalité du courant injecté. La seule différence porte sur la durée du phénomène, en simulation le système met moins de temps pour se stabiliser malgré la pente en tension et en courant bien reproduite, car cela vient de l’amplitude du point de départ simulé. A ce jour il est difficile de dire si cette différence d’amplitude est due au niveau de déclenchement de la protection introduit dans les modèles ou au modèle de ligne de transmission qui propage le stress plus rapidement au composant que prévue.

0 10 20 30 40 50 60 70 0 20 40 60 80 Te n si o n (V ) Temps (ns) Mesure C Mesure A Simulation C Simulation A 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20 40 60 80 Te n si o n (V ) Temps (ns) Mesure C Mesure A Simulation C Simulation A

Figure 2.61: Mesure et simulation obtenue pour la protection LIN-GND du LIN C et du LIN A soumis à une injection TLP de 800V.

>.@.

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons commencé par décrire les modèles des éléments passifs. Nous nous sommes attardés sur les condensateurs MLCC. Différentes études ont été menées pour décrire le comportement des MLCC de la seconde classe. Nous avons vu que ces condensateurs ont une valeur de capacité qui évolue en fonction de la tension à leurs bornes. Afin de prendre en compte en simulation ce phénomène, nous avons décrit une méthodologie de modélisation de condensateur. Des comparaisons entre mesures et simulations ont permis de valider le modèle comportemental développé.

Ensuite, nous avons rappelé la méthodologie de modélisation comportementale de N. Monnereau. Ces modèles sont écrits en VHDL-AMS sous forme de machine à état. Ils décrivent l’évolution de la courbe I(V) quasi-statique de la protection ESD. Cette méthodologie a été reprise par les différents laboratoires du groupe de travail WG26 de l’ESDA. Dans ce groupe, nous avons appliqué cette méthode de modélisation sur un composant LIN. Nous avons regroupé toutes les courbes I(V) quasi-statiques extraites sur ce composant dans chaque laboratoire. L’analyse des courbes a montré qu’il été difficile d’obtenir des résultats parfaitement identiques. Dès l’extraction de la courbe IV de la protection, des pourcentages d’erreurs sont introduits sur les futurs résultats de simulation obtenus entre les laboratoires. En parallèle du travail effectué à l’ESDA, nous avons appliqué la méthodologie de N. Monnereau sur quatre LIN de fabricants différents. Les comparaisons entre la mesure et la simulation d’une protection ESD de ces circuits intégrés ont dévoilé les difficultés du modèle quasi-statique à reproduire les transitoires des protections. Les travaux qui ont suivi cette analyse portent sur le développement d’un nouveau modèle permettant d’améliorer le modèle quasi-statique en un modèle dynamique. Toutes les démarches effectuées pour la réalisation du modèle dynamique sont détaillées dans ce chapitre. Il reprend le modèle quasi- statique sur lequel nous avons rajouté des éléments RLC. Ces éléments extraits à partir de différentes méthodes permettent de reproduire le passage de la protection de son état bloqué à son état passant. La validation du modèle a été effectuée en réalisant une comparaison des résultats de simulations des deux modèles « quasi-statique », « dynamique » avec une mesure.

Enfin, nous avons étendu la configuration de test en mesure et en simulation au niveau système en connectant deux LIN (Maitre et Esclave) ensembles. La perturbation a été injectée

0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 Te n si o n (V ) Temps (ns) Mesure C Mesure A Simulation C Simulation A

entre les deux LIN. La comparaison des résultats de mesure aux résultats de simulation dans cette configuration avec des modèles comportementaux dynamiques des LIN, a permis de démontrer que nous étions parfaitement capables de prédire la répartition en courant de la décharge dans chaque composant.

La principale difficulté du modèle dynamique porte sur l’extraction des paramètres R, L et C. Nous avons vu dans ce chapitre une méthode pour extraire la valeur du condensateur équivalent de la protection C ainsi qu’une méthode pour extraire la résistance dynamique Rdyn. Il nous manque encore une méthode pour extraire la valeur de l’inductance dynamique Ldyn. Le prochain chapitre porte sur la recherche d’une méthode pour extraire ce paramètre. D’autres méthodes seront présentées dans le chapitre suivant. Elles ne visent pas à extraire un paramètre en particulier mais des informations sur le comportement transitoire de la protection.

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Recherche de méthodes pour extraire un modèle