MODELE ELECTRO-THERMIQUE UNIDIMENSIONNEL DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE (IGBT) POUR LA SIMULATION DE CIRCUITS DE PUISSANCE PDF Download
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Author: ADEL.. AMIMI
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Languages : fr
Pages : 151
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Book Description
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: 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: Adel Amimi
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Languages : fr
Pages : 0
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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: THIERRY.. MAUREL
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Languages : fr
Pages : 209
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NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE ELECTROTHERMIQUE UNIDIMENSIONNEL DU TRANSISTOR BIPOLAIRE DE PUISSANCE DANS LE SIMULATEUR DE CIRCUITS SABER. AU NIVEAU ELECTRIQUE, LA DYNAMIQUE DE LA CHARGE STOCKEE DANS LE COLLECTEUR, PREPONDERANTE POUR CE TYPE DE COMPOSANT, EST PRISE EN COMPTE DE FACON NON QUASI-STATIQUE COMME UNE VARIABLE D'ETAT DU MODELE POUR DEVELOPPER LES SOLUTIONS CORRESPONDANT AU MODE STATIQUE ET AUX DIFFERENTS TRANSITOIRES D'OUVERTURE ET DE FERMETURE DU TRANSISTOR. LE MODELE THERMIQUE PREND EN COMPTE LES ECHANGES DE CHALEUR ENTRE LA PUCE DE SILICIUM ET SON ENVIRONNEMENT. DEUX VERSIONS DU MODELE THERMIQUE ONT ETE DEVELOPPEES: LA PREMIERE EST UNIDIMENSIONNELLE ET UTILISE L'ANALOGIE THERMIQUE-ELECTRIQUE ET LES NOTIONS DE RESISTANCE THERMIQUE ET DE CAPACITE THERMIQUE. LA DEUXIEME EST DEDIEE AUX STRUCTURES BIPOLAIRES ET UTILISE UN CALCUL A DEUX DIMENSIONS DE LA TEMPERATURE DANS LE SILICIUM POUR METTRE EN EVIDENCE L'APPARITION D'UN GRADIENT DE TEMPERATURE LONGITUDINAL EN SURFACE DE PUCE POUR LES FORTES PUISSANCES DISSIPEES. LE MODELE COMPLET DU TRANSISTOR PREND EN COMPTE LE COUPLAGE ELECTROTHERMIQUE TEMPERATURE-PUISSANCE DISSIPEE PAR L'INTERMEDIAIRE DE LOIS DE DEPENDANCE EN TEMPERATURE AFFECTEES AUX PARAMETRES PHYSIQUES DU SILICIUM. LE MODELE EST VALIDE PAR LA CARACTERISATION DE PLUSIEURS TRANSISTORS BIPOLAIRES DE PUISSANCE DU COMMERCE, TANT AU NIVEAU DE SON FONCTIONNEMENT PUREMENT ELECTRIQUE EN MODE STATIQUE ET TRANSITOIRE (SANS AUTOECHAUFFEMENT) QUE DE SON COMPORTEMENT LORSQUE LE TRANSISTOR EST SOUMIS A DE FORTS AUTOECHAUFFEMENTS
Author: Jean-Luc Debrie
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Languages : fr
Pages : 238
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L'EQUATION DE DIFFUSION AMBIPOLAIRE, QUI DECRIT LA DYNAMIQUE DISTRIBUEE DES CHARGES DANS LES BASES DES COMPOSANTS BIPOLAIRES, PEUT ETRE RESOLUE PAR LE BIAIS D'UNE ANALOGIE ELECTRIQUE. LA THESE PRESENTE LES FONDEMENTS THEORIQUES ET LA PRATIQUE DE LA NOUVELLE APPROCHE DE MODELISATION AINSI PERMISE, DANS LE CAS REPRESENTATIF DES TRANSISTORS BIPOLAIRES A COMMANDE ISOLEE (IGBT). LES DIVERS TYPES D'IGBT, A BASE HOMOGENE OU A COUCHE TAMPON, SONT PRIS EN CONSIDERATION. LE MODELE EST VALIDE D'UN POINT DE VUE PHYSIQUE, LES PARAMETRES DE SIMULATION ETANT EXTRAITS DES DONNEES DE STRUCTURE ET DE TECHNOLOGIE CONCERNANT LES COMPOSANTS ETUDIES. L'ACCORD OBTENU ENTRE CARACTERISTIQUES CALCULEES ET MESUREES MONTRE LA PERTINENCE DE L'APPROCHE POUR DES OBJECTIFS DE SIMULATION DES INTERACTIONS COMPOSANT-CIRCUIT EN ELECTRONIQUE DE PUISSANCE.
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: Rodolphe de Maglie
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Languages : fr
Pages : 150
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L'analyse et la conception des systèmes en électronique de puissance nécessitent la prise en compte de phénomènes complexes propres à chaque composant du système mais aussi en accord avec son environnement. La description précise du comportement d'un système passe par la simulation utilisant des modèles suffisamment précis de tous ces composants. Dans notre étude, les modèles basés sur la physique des semiconducteurs permettent de décrire le comportement de la charge stockée dans la base large et peu dopée des composants bipolaires. Cette description fine est indispensable à la bonne précision de nos modèles car l'évolution des porteurs dans la base est indissociable du comportement en statique et en dynamique du composant. Ainsi, les modèles physiques analytiques de diode PiN mais surtout d'IGBT NPT ou PT, ayant une technologie de grille 'planar' ou à tranchées sont présentés puis validés. La modélisation de systèmes complexes en électronique de puissance est abordée au travers de deux études. La première concerne l'association des modèles de semiconducteurs avec des modèles de la connectique dans un module de puissance du commerce (3300V /1200A). Une analyse sur les déséquilibres en courant entre les différentes puces en parallèle est donnée. La seconde présente une architecture innovante issue de l'intégration fonctionnelle. Cette architecture faibles pertes permet d'améliorer le compromis chute de tension à l'état passant/ énergie de commutation à l'ouverture inhérent aux composants IGBT. Sa réalisation technologique est présentée au travers de mesure.
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: Francis Calmon
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Languages : fr
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Author: VIET-SON.. DUONG
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Languages : fr
Pages : 196
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LES PROGRES TECHNOLOGIQUES REALISES EN MATIERE D'INTERRUPTEURS SEMICONDUCTEURS DE PUISSANCE, ONT CONDUIT AU DEBUT DES ANNEES 80, A L'APPARITION DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A GRILLE ISOLEE, PLUS COURAMMENT DESIGNE SOUS L'ABREVIATION IGBT. ETANT DONNES LES NIVEAUX DE PUISSANCE QUE CES COMPOSANTS SONT AUJOURD'HUI APTES A COMMUTER, UNE PROTECTION CONTRE LES DEFAUTS DEVIENT NECESSAIRE. UN FUSIBLE RAPIDE ASSOCIE AU COMPOSANT PERMET D'EVITER L'EXPLOSION DU BOITIER EN CAS DE COURT-CIRCUIT, ET AINSI DE GARANTIR LA SECURITE DES PERSONNES ET DES DIVERS COMPOSANTS A PROXIMITE. UNE ETUDE DU COMPORTEMENT DE L'IGBT EN REGIME DE COURT-CIRCUIT A ETE ENTREPRISE AFIN D'EVALUER UNE VALEUR CARACTERISTIQUE DE L'EXPLOSION, ET DE DIMENSIONNER PRECISEMENT LE CALIBRE DU FUSIBLE. L'INTEGRATION D'UN FUSIBLE DANS UN CONVERTISSEUR A IGBT PASSE EN PREMIER LIEU PAR L'ETUDE DES PERTURBATIONS GENEREES PAR LE CONVERTISSEUR SUR LE FUSIBLE. CES PERTURBATIONS, ASSOCIEES AUX EFFETS DE PROXIMITE, SE TRADUISENT PAR UNE REPARTITION DESEQUILIBREE DES COURANTS ENTRE DES FUSIBLES EN PARALLELE OU MEME ENTRE LES ELEMENTS FUSIBLES. AINSI, NOUS NOUS SOMMES ATTACHES A ELABORER UN MODELE ELECTROTHERMIQUE DU FUSIBLE PERMETTANT DE CALCULER LA REPARTITION DES COURANTS ET LA TEMPERATURE DES ELEMENTS FUSIBLES. CE MODELE PERMET DE DEFINIR DES ABAQUES, EN LIAISON AVEC UN CRITERE THERMIQUE DE BON FONCTIONNEMENT DES FUSIBLES. EN SECOND LIEU, NOUS AVONS ANALYSE LES PERTURBATIONS ENGENDREES PAR LE FUSIBLE SUR LE CONVERTISSEUR. CELLES-CI SE TRADUISENT PRINCIPALEMENT PAR L'INTRODUCTION D'UNE INDUCTANCE SUPPLEMENTAIRE DANS LE CIRCUIT, LAQUELLE POUVANT ETRE NEFASTE AU FONCTIONNEMENT DU CONVERTISSEUR. NOUS AVONS PROPOSE QUELQUES REGLES DE CONCEPTION PERMETTANT DE REDUIRE L'INDUCTANCE RAJOUTEE.
