Effet de la température sur la réflectivité du silicium oxydé : détermination expérimentale de la sensibilité relative ; application à la mesure sans contact de la température à la surface d'un thyristor GTO en commutation

Temperature effect on the absolute reflectivity of oxidized is experimentally studied in the spectral range 300 nm $<\lambda<$ 500 nm. $R(\lambda)$ spectra are measured for 25 $^{\circ}$C $<T<$ 225 $^{\circ}$ with the precision $\Delta R/R=2\times10^{-3}$. The largest relative variations of $R$ are observed near direct interband transition: $E_{1}=3.4$ eV. In this case, the relative sensitivity $R^{-1}({\rm d}R/{\rm d}T)$ reaches the maximum value ($2.4\pm0.4)\times10^{-4}\,{\rm K}^{-1}$ which is about two times higher than in the case of bare silicon. This result is used to make a temperature contactless measurement, by a technique based on reflectometry, along the gate-cathode junction on the upper face of a 1,200 volts gate turn-off thyristor operating at 400 Hz in the switching mode. The size of the optical probe is 20 micrometers, and the smallest variation that can be detected is 10 $^{\circ}$C. The measurements show a noticeable variation of heating coefficient ${\rm d}T/{\rm d}E$ according to the probe's position, dissipated energy $E$ at turn-off being constant (1 mJ $<E<$ 25 mJ). Maximum values of the junction temperature were found as high as 275 $^{\circ}$C and 350 $^{\circ}$C, according to the considered area on the chip.L'effet de la température sur la réflectivité absolue $R$ du silicium et du silicium oxydé est étudié expérimentalement dans le domaine spectral 300 nm $<\lambda<$ 500 nm. Les spectres $R(\lambda)$ sont relevés pour 25 $^{\circ}$C $<T<$ 225 $^{\circ}$C avec la précision $\Delta R/R=2\times10^{-3}$. Les variations relatives de $R$ les plus importantes sont observées au voisinage de la transition directe interbande : $E_{1}=3,4$ eV. Dans ce cas, la sensibilité relative $R^{-1}({\rm d}R/{\rm }T)$ atteint la valeur maximum ($2,4\pm0,4)\times10^{-4}\,{\rm K}^{-1}$ qui est environ deux fois plus élevée que dans le cas du silicium nu. Ce résultat est mis à profit pour réaliser des mesures sans contact de la température, par réflectomètrie, le long de la jonction gâchette-cathode sur la face supérieure d'un thyristor GTO fonctionnant en commutation à 400 Hz. Le diamètre de la sonde optique est 20 micromètres, et la plus petite variation de température détectable est 10 $^{\circ}$C. Les mesures montrent que le coefficient d'échauffement ${\rm d}T/{\rm d}E$ varie sensiblement suivant la position de la sonde, l'énergie $E$ dissipée à l'ouverture du composant restant constante (1 mJ $<E<$ 25 mJ). Selon la région explorée sur la puce de silicium, on détermine des températures de jonction aussi élevées que 275 $^{\circ}$C et 350 $^{\circ}$C