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Conception d'un circuit intégré en SiC appliqué aux convertisseur de moyenne puissance
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Mogniotte, J. F. |
| Copyright Year | 2014 |
| Abstract | L’emergence d’interrupteurs de puissance en SiC permet d’envisager des convertisseurs de puissance capables de fonctionner au sein des environnements severes tels que la haute tension (> 10 kV ) et la haute temperature (> 300 °C). Aucune solution de commande specifique a ces environnements n’existe pour le moment. Le developpement de fonctions elementaires en SiC (comparateur, oscillateur) est une etape preliminaire a la realisation d’un premier demonstrateur. Plusieurs laboratoires ont developpe des fonctions basees sur des transistors bipolaires, MOSFETs ou JFETs. Cependant les recherches ont principalement portees sur la conception de fonctions logiques et non sur l’integration de drivers de puissance. Le laboratoire AMPERE (INSA de Lyon) et le Centre National de Microelectronique de Barcelone (Espagne) ont concu un MESFET lateral double grille en SiC. Ce composant elementaire sera a la base des differentes fonctions integrees envisagees. L’objectif de ces recherches est la realisation d’un convertisseur elevateur de tension "boost" monolithique et de sa commande en SiC. La demarche scientifique a consiste a definir dans un premier temps un modele de simulation SPICE du MESFET SiC a partir de caracterisations electriques statique et dynamique. En se basant sur ce modele, des circuits analogiques tels que des amplificateurs, oscillateurs, paires differentielles, trigger de Schmitt ont ete concus pour elaborer le circuit de commande (driver). La conception de ces fonctions s’avere complexe puisqu’il n’existe pas de MESFETs de type P et une polarisation negative de -15 V est necessaire au blocage des MESFETs SiC. Une structure constituee d’un pont redresseur, d’un boost regule avec sa commande basee sur ces differentes fonctions a ete realisee et simulee sous SPICE. L’ensemble de cette structure a ete fabrique au CNM de Barcelone sur un meme substrat SiC semi-isolant. L’integration des elements passifs n’a pas ete envisagee de facon monolithique (mais pourrait etre consideree pour les inductances et capacites dans la mesure ou les valeurs des composants integres sont compatibles avec les processus de realisation). Le convertisseur a ete dimensionne pour delivrer une de puissance de 2.2 W pour une surface de 0.27 cm2, soit 8.14 W/cm2. Les caracterisations electriques des differents composants lateraux (resistances, diodes, transistors) valident la conception, le dimensionnement et le procede de fabrication de ces structures elementaires, mais aussi de la majorite des fonctions analogiques. Les resultats obtenus permettent d’envisager la realisation d’un driver monolithique de composants Grand Gap. La perspective des travaux porte desormais sur la realisation complete du demonstrateur et sur l’etude de son comportement en environnement severe notamment en haute temperature (> 300 °C). Des analyses des mecanismes de degradation et de fiabilite des convertisseurs integres devront alors etre envisagees. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01077715/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
