Aujourd'hui les circuits intégrés commerciaux sont de plus en plus utilisés dans les satellites de télécommunication ou d'observation. En effet les contraintes économiques imposent l'usage de circuits non durcis aux radiations. Ceci, associé au fait que la technologie évolue entrainant une baisse de consommation et donc une diminution des marges de susceptibilité électromagnétique, les rendent plus sensibles à la fois aux interférences électromagnétiques et à la dose ionisante. Cet ensemble met en péril la mission des satellites. Ce travail de thèse est donc précurseur dans le domaine de la fiabilité combinée vis à vis de la dose ionisante et des signaux hautes fréquences (HF) sur des transistors bipolaires destinés aux applications basse fréquence. Nous avons tout d'abord observé la modification du comportement d'un transistor bipolaire discret lorsqu'il est soumis à une agression sinusoïdale continue (CW) dans la gamme 100 MHz - 5 GHz. Cette forme de signal nous a permis d'observer la réponse du transistor dans un régime établi. Il est important de noter que cette modification du comportement a lieu même pour des fréquences du signal d'interférence assez éloignées de la gamme de fréquence de fonctionnement du transistor. Nous avons pu alors mettre en évidence les différents mécanismes physiques mis en jeu. Ensuite nous avons étudié l'influence de différents paramètres : fréquence et puissance du signal d'interférence, boîtier du transistor, valeurs des éléments du circuit de polarisation, sur la réponse du transistor soumis à l'agression CW. Un critère simple permettant de prévoir le comportement du transistor sous agression CW est proposé. Nous avons ensuite étudié l'influence de la dose ionisante sur le comportement du transistor sous agression CW. Après avoir observé la modification du comportement statique du transistor suite à l'irradiation avec une source de cobalt 60, nous avons analysé l'évolution des grandeurs électriques du transistor sous agression HF, pour différentes valeurs de doses totales déposées. Nous avons donc pu monter que la dose ionisante influence effectivement le comportement du transistor sous agression. Enfin, nous avons soumis le transistor à une autre forme d'agression haute fréquence : un signal sinusoïdal modulé par un signal impulsionnel. Grâce à ce type de signal, nous avons pu faire une analyse du comportement transitoire du transistor, et mettre en évidence l'importance des capacités, à la fois internes et externes au composant. Ici encore la dose ionisante influence les comportements. / Nowadays, economic constraints push space and aeronautical industries to use Commercial Off The Shelf (COTS) components, even though natural space environment constitutes a real challenge for electronic reliability due to ionizing particles. In addition to this problem, technological advancements lead to a decrease in device consumption inducing smaller electromagnetic susceptibility margins. Hence, integrated circuits are more sensitive to both Electromagnetic Interferences (EMI) and ionizing dose, which may threaten satellite missions. This thesis reveals precursor work in the field of combined ionizing dose and high frequency (HF) interferences on bipolar transistors designed for low frequency applications. Classical discrete low frequency bipolar transistors biased at integrated-circuit level of currents are put under study. A change of the voltage output when the device is subject to a continuous sine aggression (CW) in the range 100 MHz - 5 GHz is observed. This CW waveform allows an analysis of the response of the transistor in a steady state. It is important to note that the change in behavior of the transistor occurs even for interference frequency bands way higher than the operating frequencies of the device. We identified the different physical mechanisms involved during high frequency interference injection: rectification and current crowding. Then we studied the influence on the behavior under interference of different parameters: frequency and power of the interference signal, low frequency and RF frequency package of the transistor, values of elements of the bias circuit. A simple criterion to predict the way of change in the output voltage of the transistor is proposed. The same experiments were conducted on the transistors irradiated with a cobalt 60 source. We highlighted the importance for high-frequency susceptibility of the change induced by ionizing dose near the emitter base junction. Hence the susceptibility must be considered for different bias operations for different ionizing dose rates. Finally, our interest focused on another type of HF interference: a sine wave modulated by a pulse signal. With this type of signal, the transient behavior of the transistor under interference is analyzed. It highlights the importance of internal and external capacitances of the device on its response. Here again ionizing dose influences the electromagnetic susceptibility of the transistor.

L'agressivité de l'environnement radiatif spatial constitue une cause majeure de défaillance des composants et systèmes embarqués sur les satellites. Les transistors bipolaires sont sensibles au rayonnement ionisant et peuvent présenter un effet de débit de dose (ELDRS). Une plus forte dégradation est alors observée à faible débit de dose. Les normes actuelles de test ne permettent pas de prendre en compte entièrement cette sensibilité au débit. La nouvelle méthode de test dite des Débits commutés prend en compte cet effet d'ELDRS. Une charge utile développée sur le satellite Robusta et présentée ici va permettre une première validation de la méthode. Des amplificateurs classiques (VFA) dont la sensibilité en dose bien connue et induit des effets circuit, c'est-à-dire une dégradation non monotone des paramètres liés à des phénomènes antagonistes, seront embarqués sur le satellite robusta et serviront à la validation de la méthode. La charge utile du satellite est composée de LM124 et LM139. Le choix du faible débit et des différentes commutations appliquées s'est appuyé sur l'analyse radiation de la mission. Cette méthode a permis de tester les composants à faible débit de dose dans un temps moitié moindre qu'un test faible débit. Les résultats produits pourront par la suite, après mise en orbite de Robusta, être comparés à des données faible débit obtenues en vol.Une seconde étude sur des amplificateurs à convoyeur de courant (CFA), jusque là très peu étudiés, a démontré la sensibilité à la dose de ce type d'amplificateur et mis en évidence de nouveaux effets circuits. Cette étude a été réalisée au moyen de trois types d'irradiations différentes et s'appuie sur une analyse circuit. Les irradiations et l'étude circuit menées ont montré que l'amplitude des dégradations des différents paramètres étudiés est aléatoire et dépend de la symétrie plus ou moins parfaite du circuit : une différence de process entre deux transistors va induire une dégradation plus ou moins importante des paramètres. Ces premiers travaux serviront de base à différentes études, et notamment à l'étude des effets de synergie dose/SET ou de synergie dose/CEM sur les CFA. / The aggressive space radiation environment constitutes a major cause of failure for components and systems on board the satellites. Bipolar transistors are know to be sensitive to ionizing radiation and may present dose rate effect (ELDRS). A greater degradation is observed at low dose rate. Current standards test methods can not fully take into account this sensitivity to the dose rate. The new Dose rate Switching test methodology takes into account this ELDRS effect. A Payload developed on the Robusta satellite and presented here will allow a first validation of the method. Classical amplifier (VFA) whose dose rate sensibility is well known and induce circuit effects, that means a non monotonous degradation of parameters related to antagonist phenomena, will be loaded on board Robusta satellite and used to validated the method. The satellite Payload is composed of LM124 and LM139. The low dose rate choice and the different switching applied relied on mission radiation analysis. This method allowed to reproduce the dose induced degradation of the components in half the time it takes at low dose rate. The results produced can then, after Robusta is launched, be compared to low dose rate data obtained in flight. A second study on current conveyor amplifier (CFA), so far very little studied, demonstrated the sensitivity to ionizing dose of this type of amplifier and identified new effects circuits. This study was conducted using three different types of irradiation and based on a circuit analysis. Irradiations and circuit analysis have shown that the amplitude of the degradation measured on the different parameters studied is erratic and depends on the perfect symmetry of the circuit: a slight discrepancy in the process between two transistors will induce a more or less significant symmetry in the parameters degradation. This early work will be a base for various studies, including the study of synergy dose/SET or synergy dose/EMC on CFA.

L'environnement radiatif spatial est composé d'une grande diversité de particules dans un spectre en énergie très large. Parmi les effets affectant les composants électroniques, on distingue les effets cumulatifs et les effets singuliers transitoires analogiques (ASET). Les effets cumulatifs correspondent à une dégradation continue des paramètres électriques du composant induits par un dépôt d'énergie à faible débit de dose tout au long de la mission spatiale. Les ASETs sont eux causés par le passage d'une particule unique traversant une zone sensible du composant et engendrant une impulsion de tension transitoire qui se propage à la sortie de l'application. Au cours des tests au sol, les deux effets sont étudiés séparément, mais ils se produisent simultanément en vol. Il se produit donc un effet de synergie, induit par la combinaison de la dose et de l'apparition soudaine d'un ASET dans le dispositif préalablement irradié.Une étude de l'effet de synergie dose-ASET est proposée. Pour accélérer les irradiations, une technique connue sous le nom de « méthode de commutation de débit de dose » (DRS) prenant en compte la sensibilité accrue au faible débit de dose (ELDRS) est utilisée. Un modèle haut niveau est développé en utilisant l'analyse circuit permettant de prédire l'effet de synergie observé sur un amplificateur opérationnel à trois étages. Pour prédire l'effet de synergie, l'effet de dose est pris en compte en faisant varier les paramètres décrivant le modèle suivant une loi de variation déduite de la dégradation du courant d'alimentation qui est couramment enregistré au cours des essais industriels. Enfin, les effets transitoires des radiations sur l'électronique (TREEs) induits par un environnement de très fort débit de dose de rayons X pulsés ainsi que l'effet de synergie dose-TREE sont étudiés à l'aide d'un générateur de Flash-X. La méthode classique d'analyse des ASETs permet alors d'expliquer la forme des impulsions transitoires observées. / The natural radiative space environment is composed by numerously particles in a very large energy spectrum. From an electronics component point of view, it is possible to distinguish cumulative effects and so-called Analog Single Event Transient effects (ASET). Cumulative effects correspond to continuous deterioration of the electrical parameters of the component, due to a low dose rate energy deposition (Total Ionizing Dose: TID) throughout the space mission. ASETs are caused by a single energetic particle crossing a sensitive area of the component inducing a transient voltage pulse that occurs at the output of the application. During ground testing, both effects are studied separately but happen simultaneously in flight. As a result a synergy effect, induced by the combination of the low dose rate energy deposition and the sudden occurrence of an ASET in the device previously irradiated, occurs. A study of dose-ASET synergistic effects is proposed using an accelerated irradiation test technique known as Dose Rate Switching method (DRS) tacking into account the concern of the Enhanced Low Dose Rate Sensitivity (ELDRS). A High Level Model is developed using circuit analysis to predict the synergy effect observed on a three stages operational amplifier. To predict synergy effect, the TID effect is taken into account by varying the model parameters following a variation law deduced from the degradation of the supply current which recorded during usual industrial TID testing. Finally, the Transient Radiation Effects on Electronics (TREE) phenomena induced by a Very High Dose Rate X-ray pulse environment and the dose-TREE synergy effect are then investigated using an X-ray flash facility. The classical ASETs methodology analysis can explain the shapes of transients observed.