Modélisation et Optimisation de l’Effet de l’Auto-Echauffement des Composants Electroniques de Puissance

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Les dispositifs en carbure de silicium (SiC) sont bien adaptés pour fonctionner dans des environnements à haute température, haute puissance, haute tension et forte radiation. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur à large bande d’énergie interdite. Ce matériau possède des caractéristiques en température et une tenue aux champs électriques bien supérieures à celles du silicium. Ces caractéristiques permettent des améliorations significatives dans une grande variété d’applications et de systèmes de puissance. Dans cette thèse on présente des études analytiques comparatives des modèles des composants à semi-conducteurs en SiC, ainsi que les principales caractéristiques statiques, dynamiques, et thermiques des composants comme SiC-JFET, SiC diode Schottky et le SiC-MOSFET, de puissance commercialisés par différents constructeurs en raison d’élaborer un plan de choix guidant les concepteurs des circuits d’électronique de puissance à sélectionner le composant le plus adapté à leur cahier de charges selon leurs objectifs et selon les performances de leurs convertisseurs de puissance. Pour exploiter les avantages de cette nouvelle technologie, il est nécessaire d'avoir des modèles précis, fiables, et plus simples des composants de puissance, et doivent être facilement intégré et adapté avec les simulateurs utilisés. En effet, pour réduire la complexité du modèle, seuls les phénomènes physiques les plus importants doivent être pris en compte dans le processus de construction du modèle. Le plus important est l'auto-échauffement produisant une augmentation significative de la température de jonction interne, contribuant par conséquent à la réduction des performances du composant. Dans le souci de contribuer à la modélisation des composants à semi-conducteur de puissance, et d'aider les concepteurs des circuits et les ingénieurs à avoir les modèles des dispositifs voulus on leur propose, des modèles électrothermiques comportementaux souples, basés sur les modèles de SPICE, et les sources de tension et de courant commandées (Ei, Gi) de la bibliothèque ABM (Analog Behavioral Modeling). Les paramètres de ce modèle sont obtenus à partir des courbes caractéristiques fournies par le fabricant à travers le datasheet du composant. En plus de la souplesse, ces modèles proposés sont facilement intégrables dans les différents logiciels de simulation de type Spice. La technique proposée nous a permis de modéliser avec excellence la diode Schottky et le transistor MOSFET ainsi que le transistor JFET en SiC sous SPICE, ces modèles proposés ont été validés par la comparaison avec les différents caractéristiques des composants à Semi-conducteurs du constructeur CREE (diode et transistor). Cette comparaison montre une bonne concordance entre les mesures et la simulation

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رسائل دكتوراة

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Modélisation et Optimisation de l’Effet de l’Auto-Echauffement des Composants Electroniques de Puissance

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