CONTRIBUTION AUX CARACTERISATIONS ELECTRIQUES ET THERMIQUES DES TRANSISTORS DE PUISSANCE A GRILLE ISOLEE PDF Download
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Author: EBRAHIM.. FARJAH
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Languages : fr
Pages : 180
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L'IGBT EST BIEN ADAPTE AUX APPLICATIONS DE MOYENNE PUISSANCE. LA TENDANCE ACTUELLE EST L'AMELIORATION DE SES POSSIBILITES TANT AU NIVEAU DE LA TENSION ET DU COURANT ADMISSIBLES QU'AU NIVEAU DE LA FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT. CE TRANSISTOR DANS UN AVENIR TRES PROCHE DEVRAIT REMPLACER BON NOMBRE DE COMPOSANTS. UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE L'IGBT PASSE PAR SA CARACTERISATION ELECTRIQUE ET THERMIQUE PRECISE, AFIN D'AMELIORER LA CONCEPTION DES CONVERTISSEURS MODERNES DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ETUDE DETAILLEE DES DIFFERENTES METHODES DE CARACTERISATION DES COMPOSANTS SEMICONDUCTEURS ET PLUS PARTICULIEREMENT DE L'IGBT. POUR ARRIVER A CE BUT, NOUS AVONS DEVELOPPE ET/OU UTILISE DES PROGRAMMES DE CALCUL ET DES LOGICIELS AYANT TRAIT AUX DOMAINES ELECTRIQUE ET THERMIQUE. DANS CERTAINS CAS, UN MODELE COMPORTEMENTAL, OU LE COMPOSANT EST CONSIDERE COMME UNE BOITE NOIRE EST ETUDIE PAR SES ENTREES ET SORTIES, EST SUFFISANT. FINALEMENT, COMME LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES ET THERMIQUES DE L'IGBT SONT FORTEMENT COUPLEES, NOUS AVONS ETUDIE PLUSIEURS MANIERES DE PRENDRE EN COMPTE CE PHENOMENE DANS DES OUTILS DE SIMULATION
Author: EBRAHIM.. FARJAH
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Languages : fr
Pages : 180
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L'IGBT EST BIEN ADAPTE AUX APPLICATIONS DE MOYENNE PUISSANCE. LA TENDANCE ACTUELLE EST L'AMELIORATION DE SES POSSIBILITES TANT AU NIVEAU DE LA TENSION ET DU COURANT ADMISSIBLES QU'AU NIVEAU DE LA FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT. CE TRANSISTOR DANS UN AVENIR TRES PROCHE DEVRAIT REMPLACER BON NOMBRE DE COMPOSANTS. UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE L'IGBT PASSE PAR SA CARACTERISATION ELECTRIQUE ET THERMIQUE PRECISE, AFIN D'AMELIORER LA CONCEPTION DES CONVERTISSEURS MODERNES DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. DANS CE TRAVAIL, NOUS AVONS EFFECTUE UNE ETUDE DETAILLEE DES DIFFERENTES METHODES DE CARACTERISATION DES COMPOSANTS SEMICONDUCTEURS ET PLUS PARTICULIEREMENT DE L'IGBT. POUR ARRIVER A CE BUT, NOUS AVONS DEVELOPPE ET/OU UTILISE DES PROGRAMMES DE CALCUL ET DES LOGICIELS AYANT TRAIT AUX DOMAINES ELECTRIQUE ET THERMIQUE. DANS CERTAINS CAS, UN MODELE COMPORTEMENTAL, OU LE COMPOSANT EST CONSIDERE COMME UNE BOITE NOIRE EST ETUDIE PAR SES ENTREES ET SORTIES, EST SUFFISANT. FINALEMENT, COMME LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES ET THERMIQUES DE L'IGBT SONT FORTEMENT COUPLEES, NOUS AVONS ETUDIE PLUSIEURS MANIERES DE PRENDRE EN COMPTE CE PHENOMENE DANS DES OUTILS DE SIMULATION
Author: ADEL.. AMIMI
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Languages : fr
Pages : 151
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DANS LE DOMAINE DE L'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE, OU L'ENVIRONNEMENT ET LE MODE DE FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT JOUENT UN ROLE PRIMORDIAL, NOUS CONSTATONS QUE LES ASPECTS THERMIQUES DOIVENT ETRE EVALUES DE LA MEME MANIERE QUE LES ASPECTS STRICTEMENT ELECTRIQUES. CELA SUPPOSE ENTRE AUTRES QUE LA TEMPERATURE INTERNE DES COMPOSANTS DOIT POUVOIR EVOLUER COMME TOUTES LES GRANDEURS ELECTRIQUES. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE ANALYTIQUE DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE (IGBT) PRENANT EN COMPTE LES INTERACTIONS ELECTRO-THERMIQUES DANS LE COMPOSANT, EN ASSOCIANT AU MODELE ELECTRIQUE DU COMPOSANT UN RESEAU THERMIQUE. POUR CELA, DEUX SOLUTIONS DE COMPLEXITE DIFFERENTES ONT ETE ENVISAGEES POUR L'ELABORATION DU MODELE THERMIQUE. LA PREMIERE APPROCHE (CELLULAIRE) EST BASEE SUR L'ANALOGIE ELECTRIQUE-THERMIQUE. EN EFFET, LA PROPAGATION DU FLUX DE CHALEUR DANS LE COMPOSANT EST MODELISEE PAR UN RESEAU CELLULAIRE RTH(I) - CTH(I) DONT LES CARACTERISTIQUES SONT DETERMINEES A PARTIR DE L'IMPEDANCE THERMIQUE TRANSITOIRE ZTH DU COMPOSANT. LA SECONDE APPROCHE (DITE MIXTE), FONDEE SUR LA RESOLUTION A UNE DIMENSION DE L'EQUATION DE DIFFUSION DE LA CHALEUR, UTILISE UN CALCUL PLUS PRECIS DE LA TEMPERATURE DANS LA COUCHE DE SILICIUM, TOUT EN CONSERVANT UNE REPRESENTATION A BASE DE CELLULES RTH-CTH POUR L'ENSEMBLE DU BOITIER ET DE L'ENVIRONNEMENT. LE MODELE ELECTRO-THERMIQUE AINSI DEVELOPPE EST IMPLANTE EN LANGAGE MAST DANS LE SIMULATEUR DE CIRCUITS SABER.
Author: Hélène Beckrich-Ros
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Languages : fr
Pages : 188
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L’émergence de la troisième génération de téléphone portable a fait évoluer les usages. Les utilisateurs peuvent désormais bénéficier d’un accès haut débit à l’Internet sans fil ce qui a rendu les services de communication multimedia: visiophonie, MMS, réception de programmes télévisés... Cette diversification du mode d’utilisation d’un portable a fait des amplificateurs de puissance des éléments prépondérants pour la transmission de l’information. C’est pourquoi cette étude propose une contribution à la caractérisation et à la modélisation de transistor de puissance RF intégrés dans une filière submicronique. Dans ce cadre d’application, il est important de tenir compte de l’influence de la température sur la réponse électrique d’un transistor bipolaire; cet effet est d’autant plus marqué pour les applications de puissance au regard des densités de courant mises en jeu. C’est pourquoi, une analyse des lois en température des paramètres du modèle compact HICUM/L2 est présentée, ainsi que les méthodes d’extraction associées. Puis, les phénomènes d’auto-échauffement et de couplage thermique dans les transistors de puissance sont étudiés à l’aide de simulations physiques et de caractérisations électriques pour mettre au point un modèle nodal SPICE. Finalement, les transistors de puissance sont caractérisés à l’aide de mesure load-pull en appliquant un signal à deux tons sur leur base. Ces caractéristiques sont comparées à des simulations Harmonic Balance de manière à valider le comportement grand signal du modèle HICUM/L2 et sa capacité à modéliser les phénomènes d’intermodulations fréquentielles.
Author: Mohamad Alwan
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Languages : fr
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Les modules d’électronique de puissance sont appelés à être fortement intégrés et poussés aux limites de leurs capacités de fonctionnement. D’autre part, ces modules sont souvent soumis à des environnements thermiques sévères qui peuvent altérer profondément les propriétés des semi-conducteurs, voire même les détruire. La température peut jouer un rôle essentiel dans les mécanismes de dégradation. Ce travail a pour objectif la prise en compte des mécanismes de dégradation dans les composants microélectroniques, de type VDMOS de puissance, sur leurs performances électriques. Une analyse numérique de l’effet de la contrainte thermique sur les caractéristiques statiques et dynamiques du transistor VDMOSFET de puissance a été effectuée. Sous les conditions de la contrainte thermique, nous observons quelques modifications des propriétés physiques et électriques du VDMOS. Nous analysons théoriquement et numériquement, les paramètres responsables de ces modifications. Une expression approximative du coefficient d’ionisation en fonction de la température a été proposée. La tension de claquage et l’extension maximale de la charge d’espace en fonction du dopage et de la température ont été calculées pour une jonction plane abrupte P+N dissymétrique. L’effet de la contrainte thermique sur les caractéristiques dynamiques C(V) a été observé et analysé. Dans un champ étendu de conditions expérimentales, ce travail consiste, par des analyses physiques approfondies et des simulations 2D (Silvaco), à mettre en évidence ces phénomènes de dégradation pouvant causer des défaillances des dispositifs et systèmes microélectroniques à base de VDMOS. Nous avons étudié les contraintes à forts champs électriques (HEFS), à la température en fonctionnement opérationnel, à haute température sous polarisation (BTI) et à cyclage thermique sous polarisation sur la tension de seuil et sur le transfert de charge du VDMOSFET de puissance à canal n. les caractéristiques du transfert de charge et C-V ont été étudiées durant les contraintes. Nous expliquons les causes principales dues à la dégradation dans le VDMOSFET qui sont les piégeages de charges dans l’oxyde et à l’interface oxyde-silicium induits par des porteurs libres qui ont l’énergie suffisante pour traverser la barrière SiO2/Si.
Author: QIANG.. LIU
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Languages : fr
Pages : 136
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LA CONNAISSANCE DU COMPORTEMENT ELECTRIQUE A TEMPERATURE DE BOITIER DE L'ORDRE DE 200C DES COMPOSANTS DE PUISSANCE A SEMI-CONDUCTEUR EST D'UNE GRANDE IMPORTANCE POUR LES APPLICATIONS ELECTRONIQUES DE L'AUTOMOBILE DU FUTUR. DANS CE CONTEXTE, NOTRE TRAVAIL S'EST INTERESSE A DEUX ASPECTS: UNE ETUDE DE FONCTIONNALITE A HAUTE TEMPERATURE DE TROIS TYPES DE TRANSISTORS DE PUISSANCE (DARLINGTON, MOSFET ET IGBT) INTERESSANTS POUR L'AUTOMOBILE (EN PARTICULIER POUR LES APPLICATIONS D'INJECTION ET D'ALLUMAGE TRANSISTORISES) ET UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA FIABILITE DE LA FONCTION ALLUMAGE A HAUTE TEMPERATURE. LES TEMPERATURES MOYENNES DE JONCTION CONCERNEES PAR CETTE ETUDE SONT COMPRISES ENTRE 30C ET 220C. L'ETUDE DE FONCTIONNALITE A PERMIS DE QUANTIFIER L'EFFET D'UNE ELEVATION DE LA TEMPERATURE DE JONCTION JUSQU'A 220C SUR LES PERFORMANCES ELECTRIQUES DE DIFFERENTS TYPES DE COMPOSANTS, DARLINGTON, MOSFETS ET IGBTS, DU COMMERCE. BIEN QUE SOUVENT FORTEMENT MODIFIEES DU FAIT DE LA DEPENDANCE DES PARAMETRES PHYSIQUES DU SILICIUM VIS-A-VIS DE LA TEMPERATURE, LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DES TRANSISTORS DE PUISSANCE ETUDIES ATTESTENT DE LEUR FONCTIONNALITE A 220C. SI LES TROIS TECHNOLOGIES CONSIDEREES SONT EQUIVALENTES DEVANT L'AUGMENTATION TRES FORTE DE LEUR COURANT DE FUITE A L'ETAT BLOQUE, LEURS COMPORTEMENTS A L'ETAT PASSANT PEUVENT ETRE DIFFERENTS SOUS FAIBLE TENSION DE DECHET ET POUR DES COURANTS INFERIEURS OU EGAUX AU COURANT NOMINAL CONSTRUCTEUR. LA MESURE DES DERIVES DES PRINCIPALES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DES TRANSISTORS DE PUISSANCE ETUDIES SUITE AUX ESSAIS DE STOCKAGE, CYCLE ET CHOC THERMIQUES SEVERISES EN TEMPERATURE, N'A PAS PERMIS DE MONTRER D'INCOMPATIBILITE SYSTEMATIQUE ENTRE BONNE FONCTIONNALITE ET PRESENCE D'UNE TEMPERATURE AMBIANTE DE 200C. ENFIN, L'ETUDE DU COMPORTEMENT DE DARLINGTON, MOSFET ET IGBT DE PUISSANCE, EN FONCTIONNEMENT DANS UN CIRCUIT D'ALLUMAGE ELECTRONIQUE, A TEMPERATURE DE JONCTION MOYENNE DE 220C, A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE, POUR CHACUNE DES TROIS TECHNOLOGIES, UNE CARACTERISTIQUE POUVANT ETRE CRITIQUE POUR LA FIABILITE DE LA FONCTION ALLUMAGE A HAUTE TEMPERATURE
Author: Adel Benmansour
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Languages : fr
Pages : 0
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Depuis ces dernières années, parmi tous les composants de puissance, l'IGBT (Transistor Bipolaire à Grille Isolée) occupe une place prépondérante, On le retrouve dans une multitude d'applications et il est devenu un composant de référence de l'électronique de puissance. Dans cette thèse, nous nous intéresserons au fonctionnement de l'IGBT en conditions thermiques et électriques extrêmes. À l'aide de la simulation physique bidimensionnelle d'un modèle d'IGBT de type Punch Through à structure de grille en tranchée, on s'intéressera plus particulièrement aux limites des aires de sécurité, et plus précisément aux mécanismes qui peuvent amener à la défaillance du composant. Une étude expérimentale présentera le comportement de différentes structures d'IGBT dans différents modes de fonctionnement, on traitera plus particulièrement l'influence de la température et de la résistance de grille sur ces modes de fonctionnement. Enfin, une proposition d'amélioration d'IGBT sera développée en simulation mettant en œuvre une couche tampon SiGe.
Author: Gwenael Le Coustre
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Languages : fr
Pages : 179
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L’utilisation de matériaux grand gap, et tout particulièrement l’emploi du nitrure de gallium est une solution pour la génération de puissance aux fréquences microondes. Les HEMTs réalisés à partir du matériau GaN présentent actuellement les meilleures performances mondiales pour la génération de puissance hyperfréquence. Cependant, les concepteurs ont besoin de connaître leurs limitations électriques : Plus précisément, ils ont besoin de connaître leurs caractéristiques électriques dans leurs zones de fonctionnement et d’en avoir des modèles mathématiques intégrables dans des outils de CAO. Dans une première partie, des caractérisations électriques ont été effectuées afin de déterminer l’impact des limitations physiques sur la génération de puissance : tension de claquage, pièges de drain et de grille, résistance thermique d’interface dans l’épitaxie ... Dans la deuxième partie de cette thèse, la conception et la réalisation de premières maquettes ont été effectuées en bande S (3 GHz). Ces maquettes permettent une première caractérisation des composants de puissance de plusieurs millimètres de développement de grille réalisés au laboratoire. Ces caractérisations, pour des considérations de connexions mais également thermiques ne sont pas réalisables sous pointes. Ces mesures permettent également la détermination des impédances optimales en puissance et en rendement au plus près des composants afin de les connaitre avec précision. Ces impédances seront utilisées lors de la conception des amplificateurs de puissance présentée dans la dernière partie. Dans un premier temps, une analyse de l’impact des adaptations d’entrée et de sortie sur la largeur de bande d’adaptation a été réalisée. Une attention particulière a été consacrée à l’architecture de l’adaptation d’entrée. Dans un second temps, une présentation de la conception et de caractérisation d’amplificateurs de puissance de classes 25W et 100W en bande S est présentée. Des mesures de ces amplificateurs ont montré des puissances de sortie supérieures à 120W avec un rendement en puissance ajoutée et un gain en puissance associé respectivement de 40% et 22dB. Ces résultats en termes de puissance, de rendement et de température confortent la possibilité de réaliser des amplificateurs en bande-S pour des applications radars en technologie GaN.
Author: Adel Amimi
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Olivier Tharaud
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Languages : fr
Pages : 0
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L'objectif de ce travail est la realisation et l'etude de transistors misfet organiques avec un polymere conducteur comme couche active. Dans la premiere partie, nous rappelons quelques generalites sur les polymeres conducteurs ainsi que l'etat de l'art sur les transistors organiques. Celui-ci et les differentes applications visees permettent de fixer les deux axes de ce travail decrits dans une deuxieme et troisieme parties. Dans la deuxieme partie, nous presentons le materiau utilise (sexithiophene), les techniques experimentales de realisation et de caracterisation electriques des transistors. Nous etudions alors l'influence de plusieurs parametres des transistors : structure, couche active, isolation des composants, nature et dimensions des contacts source et drain et epaisseur de l'isolant. Nous en deduisons des parametres standard pour la suite de notre etude : depot sur substrat chauffe a 140c, isolation des composants par lift-off, structure empilee inversee, dans la troisieme partie, nous realisons des transistors specifiques obtenus a partir de trois isolants originaux : deux couches monomoleculaires et un film ferroelectrique. Nous decrivons la nature de ces films, la technologie pour les deposer et leurs caracteristiques electriques. Le premier transistor est realise a partir d'une des monocouches (l'ots) qui, greffee sur l'oxyde de grille, permet de modifier les proprietes de l'interface isolant/semi-conducteur. Un etude comparative des performances d'un transistor avec et sans monocouche, montre une amelioration des performances avec la monocouche (tension et pente sous le seuil). La deuxieme monocouche, utilisee directement comme isolant de grille de tres faible epaisseur, permet la realisation de transistors submicroniques (longueur de grille allant de 1m a 50nm).
Author: Claude Cavalier
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Languages : fr
Pages : 169
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