Participation a l'etude du comportement electrothermique des IGBT (transistors bipolaires a grille isolee) PDF Download
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Author: Francis Calmon
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Author: Francis Calmon
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Author: FRANCIS.. CALMON
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Pages : 152
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L'ETUDE PORTE SUR LES MECANISMES PHYSIQUES DE COUPLAGE ENTRE LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES, LA TEMPERATURE DE LA PUCE DE SILICIUM ET LA TECHNOLOGIE DE L'IGBT (EPITAXIEE A COUCHE TAMPON ET REDUCTION DE LA DUREE DE VIE DES PORTEURS OU A CONTROLE DE L'INJECTION DE CHARGES DITE HOMOGENE). LA COMPLEMENTARITE MESURES ET SIMULATIONS ELECTROTHERMIQUES DEUX DIMENSIONS PERMET D'ANALYSER LA VARIATION DE LA CHUTE DE TENSION STATIQUE AVEC LA TEMPERATURE. LA DEPENDANCE DE LA CHARGE STOCKEE AVEC LA TEMPERATURE EST RELIEE AU COEFFICIENT STATIQUE DE TEMPERATURE (DV#C#E/DT). DANS UN HACHEUR SUR CHARGE INDUCTIVE SANS CIRCUIT D'AIDE A LA COMMUTATION, CETTE ETUDE PERMET AUSSI DE COMPRENDRE LA RELATION ENTRE LA PENTE DE TENSION A L'OUVERTURE (DV/DT), LA STRUCTURE DE L'IGBT ET LES CONDITIONS EXPERIMENTALES: RESISTANCE DE GRILLE, TEMPERATURE, NIVEAU DE COURANT. APRES LA DISPARITION DU COURANT ELECTRONIQUE AMENE PAR LE CANAL, LA MONTEE DE LA TENSION AUX BORNES DU DISPOSITIF GENERE L'ETALEMENT D'UNE ZONE DE CHARGE D'ESPACE DANS LA BASE ET CREE UN COURANT INSTANTANE PAR EVACUATION DE LA CHARGE STOCKEE. LA VALEUR DU DV/DT EST TELLE QUE LE COURANT INSTANTANE SE SUBSTITUE AU COURANT ELECTRONIQUE STATIQUE. EN DERNIER LIEU, LE COMPORTEMENT DES IGBT EN COURT-CIRCUIT EST ABORDE. LE MECANISME DE DESTRUCTION DU COMPOSANT EST DETERMINE GRACE A L'ESTIMATION DE LA TEMPERATURE DU SILICIUM PENDANT LA SURCHARGE. L'INJECTION PAR AVALANCHE POUR LA STRUCTURE EPITAXIEE ET L'EMBALLEMENT THERMIQUE PAR GENERATION EXCESSIVE DE PORTEURS INTRINSEQUES POUR LE COMPOSANT A CONTROLE DE L'INJECTION DE CHARGES SEMBLENT ETRE A L'ORIGINE DE LA DESTRUCTION DES DISPOSITIFS ETUDIES DANS CE MEMOIRE
Author: Anis Ammous
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Languages : fr
Pages : 231
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Un composant de puissance en pleine expansion de nos jours est l'IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). L'une des caractéristiques de ce composant, qui le rend attractif pour les utilisateurs, est sa tenue aux courts-circuits. Le travail proposé a été d'étudier la faisabilité de la modélisation et de la simulation des phases de destruction de l'IGBT. Ce travail a permis d'estimer, par la simulation, les risques de défaillance d'un composant soumis à des sollicitations sévères et accidentelles dans un système électrique. L'étude des modes de destruction a commencé par des observations expérimentales du fonctionnement et de la phase de destruction (tests destructifs) de quelques IGBT soumis à des courts-circuits provoqués par des perturbations multiples. L'a1nalyse de quelques modèles thermiques et de leurs précisions respectives vis-à-vis des surcharges de courtes durées a été faite. Elle montre un net avantage de la méthode des éléments finis sur la méthode des différences finies, pourtant largement utilisée dans les simulations de circuits pour les modèles thermiques. Une nouvelle méthode pour l'estimation expérimentale de la température maximale dans I'IGBT a été présentée. Elle repose sur la mesure du courant de saturation pour une tension de grille légèrement supérieure au seuil. Enfin, des simulations des phénomènes électrothermiques ont permis d'analyser le comportement critique de l'IGBT. Pour cela, plusieurs outils de modélisations et de simulations (ATLAS 2D. PACTE. SABER, etc. ...) ont été utilisés afin de reproduire les différents comportements de I'TGBT. La modélisation électrique de l'IGBT a reposée sur le modèle d'A. Hefner. La confrontation des résultats de simulations avec ceux de l'expérience a permis d'ajuster les paramètres technologiques des modèles développés pour reproduire au mieux le comportement du composant et de valider aussi les modèles développés.
Author: Cheick Oumar Maïga
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Languages : fr
Pages : 130
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Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’étude du vieillissement de différentes technologies de Transistors Bipolaires à Grille Isolée (IGBT). Il s’agit de trouver une (des) signature(s) électrique(s) de l’effet du vieillissement des principaux types d’IGBT présents sur le marché des composants de puissance. Nous avons analysé les effets des stress thermoélectriques par polarisation inverse sous haute température (HTRB) et par polarisation de grille sous haute température (HTGB) sur des IGBT issus les deux principales technologies qui sont la technologie à grille enterrée (Trench-IGBT) et la technologie planar, ou à grille de surface, avec ses deux structures : la structure de type épitaxiée (Punch-Trough IGBT) et la structure de type homogène (Non-Punch-Through IGBT). L’étude du vieillissement de ces IGBT a mis en évidence une évolution plus ou moins significative de certains de leurs paramètres électriques qui pourraient être utilisés comme indicateurs de vieillissement. L’aspect système a été abordé sous l’angle de l’analyse des conséquences de l’évolution des temps de commutation des IGBT sur la sûreté de fonctionnement d’un onduleur de tension fonctionnant en modulation de largeur d’impulsion Dans certaines conditions de fonctionnement, ces vieillissement conduiraient à une modification des spectres harmoniques du courant et de la tension de sortie dans le cas des IGBT de technologie planar et à des courts-circuits de bras dans le cas des IGBT de technologie à grille isolée.
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: FRANCK.. SARRUS
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L'ETUDE REALISEE PRESENTE LE FONCTIONNEMENT DETAILLE DU COMPOSANT IGBT (TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE) DANS UN CONVERTISSEUR STATIQUE AVEC CHARGE INDUCTIVE AVEC PRISE EN COMPTE DES EFFETS DE LA CELLULE DE COMMUTATION. UNE SIMULATION AVEC LE LOGICIEL SABER, VALIDEE PAR DES MESURES EXPERIMENTALES, NOUS PERMET DE METTRE EN EVIDENCE LES PRINCIPAUX PARAMETRES DU CIRCUIT DE COMMANDE (RESISTANCE DE GRILLE, CAPACITES D'ENTREE DE L'IGBT, AMPLITUDE DE LA TENSION DE COMMANDE) INFLUENCANT LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DE L'IGBT. L'ANALYSE DES RESULTATS EST UTILISEE POUR EXPLIQUER LA NATURE DES FORMES D'ONDES AUX BORNES DE L'IGBT LORS DES DIFFERENTES PHASES DE COMMUTATION. UNE APPROCHE IDENTIQUE (SIMULATION ET EXPERIENCE) NOUS PERMET ENSUITE D'EXPLIQUER L'INFLUENCE DE L'INDUCTANCE PARASITE D'EMETTEUR DE L'IGBT (INDUCTANCE COMMUNE AU CIRCUIT PUISSANCE ET AU CIRCUIT COMMANDE) SUR LA VARIATION DU COURANT. LES EFFETS DE L'INDUCTANCE PARASITE SONT PRIS EN COMPTE ET UTILISES DANS UN MONTAGE AMELIORANT LES PERFORMANCES DE COMMUTATION DE L'INTERRUPTEUR. DANS LA DERNIERE PARTIE DU TRAVAIL, NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE DES CARACTERISTIQUES DES DIODES DE PUISSANCE SUR LE FONCTIONNEMENT DE L'IGBT DANS UNE STRUCTURE HACHEUR SERIE. NOUS ABORDONS NOTAMMENT LA MISE EN SERIE DES DIODES AVEC POUR OBJECTIF LA DIMINUTION DES CONTRAINTES AUX BORNES DES COMPOSANTS
Author: Robert Perret
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118623207
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 381
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This book relates the recent developments in several key electrical engineering R&D labs, concentrating on power electronics switches and their use. The first sections deal with key power electronics technologies, MOSFETs and IGBTs, including series and parallel associations. The next section examines silicon carbide and its potentiality for power electronics applications and its present limitations. Then, a dedicated section presents the capacitors, key passive components in power electronics, followed by a modeling method allowing the stray inductances computation, necessary for the precise simulation of switching waveforms. Thermal behavior associated with power switches follows, and the last part proposes some interesting prospectives associated to Power Electronics integration.
Author: Mohamad Khair El Cheikh
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Languages : fr
Pages : 147
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PARMI LES INTERRUPTEURS DE PUISSANCE, LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE IGBT A CONNU CES DERNIERES ANNEES UN DEVELOPPEMENT EXCEPTIONNEL GRACE A DES BONNES PERFORMANCES DYNAMIQUES ET UNE COMMANDE PEU DISSIPATIVE. LE BUT DE CE TRAVAIL S'INSCRIT DANS L'ETUDE DE CES DEUX ASPECTS POUR DES CELLULES DE COMMUTATION CARACTERISTIQUES. LES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES DE L'IGBT SONT ANALYSEES PAR RAPPORT A UNE ATTAQUE DE GRILLE EN TENSION ET EN COURANT. L'INTERPRETATION FINE DES DIFFERENTES PHASES DE LA COMMUTATION A MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DES ELEMENTS PARASITES PROPRES AU COMPOSANT (CAPACITIFS) OU DUS AU CABLAGE (INDUCTIFS) DANS LES DEUX CONFIGURATIONS PROPOSEES. EN CE QUI CONCERNE LA COMMANDE DE GRILLE, UNE APPROCHE METHODOLOGIQUE DE CELLE-CI A ETE PROPOSEE. L'ANALYSE SYSTEMATIQUE DIFFERENTS DES CIRCUITS ELEMENTAIRES D'ATTAQUE CORRESPONDANT EST REALISEE. LES PERFORMANCES DE CES DERNIERS SONT EVALUEES EN FONCTION DE LA VITESSE DE COMMUTATION DE L'IGBT ET DES PERTES DISSIPEES. UNE STRATEGIE DE COMMANDE EST DEGAGEE AFIN D'OPTIMISER LA FERMETURE DE CE COMPOSANT. EN CONCLUSION, L'ENSEMBLE DE CETTE ETUDE REPRESENTE UNE CONTRIBUTION, BASEE SUR L'ANALYSE, LA SIMULATION DE TYPE SPICE ET LA VALIDATION EXPERIMENTALE, A LA SYNTHESE DES CIRCUITS DE COMMANDE RAPPROCHEE
Author: Adel Amimi
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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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.
