Conception, suivi de fabrication et caractérisation électrique de composants haute tension en SiC PDF Download
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Les composants actifs en électronique de puissance sont principalement à base de Silicium. Or, le silicium a des limites en termes de température d'utilisation, fréquence de commutation et de tenue en tension. Une alternative au Si peut être les semi-conducteurs à grand gap tels que le SiC-4H. Grâce aux travaux de plusieurs équipes de chercheurs dans le monde, les performances s'améliorent d'année en année. Le laboratoire AMPERE conçoit, réalise et caractérise des composants de puissance en SiC-4 H. Cette thèse s'inscrit dans les projets SiCHT2 et VHVD du laboratoire. Le travail réalisé au cours de cette thèse repose sur la conception la fabrication et la caractérisation électrique de composantes haute tension en SiC-4H. Les paramètres de protection pour la diode bipolaire 6500V sont optimisés à l'aide des simulations à base d'éléments finis. Les paramètres du SiC pour les modèles utilisés pour la simulation sont développés par des travaux précédents. Ensuite, le masque est dessiné. La diode est réalisée chez IBS. La première caractérisation est effectuée avant le recuit post-métallisation en directe et inverse sans passivation finale. Après le recuit post-métallisation la résistance de contact est plus faible. La caractérisation de la tenue en tension a été effectuée à AMPERE puis à l'ISL à très haute tension. A l'aide de simulations à base d'éléments finis, les paramètres tels que la résistance de contact et la durée de vie des porteurs ont été affinés à partir des caractérisations électriques obtenues par l'expérience. Les autres travaux portent sur la conception, les optimisations et les fabrications des diodes 10 kV et transistors 6500 V.
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Les composants actifs en électronique de puissance sont principalement à base de Silicium. Or, le silicium a des limites en termes de température d'utilisation, fréquence de commutation et de tenue en tension. Une alternative au Si peut être les semi-conducteurs à grand gap tels que le SiC-4H. Grâce aux travaux de plusieurs équipes de chercheurs dans le monde, les performances s'améliorent d'année en année. Le laboratoire AMPERE conçoit, réalise et caractérise des composants de puissance en SiC-4 H. Cette thèse s'inscrit dans les projets SiCHT2 et VHVD du laboratoire. Le travail réalisé au cours de cette thèse repose sur la conception la fabrication et la caractérisation électrique de composantes haute tension en SiC-4H. Les paramètres de protection pour la diode bipolaire 6500V sont optimisés à l'aide des simulations à base d'éléments finis. Les paramètres du SiC pour les modèles utilisés pour la simulation sont développés par des travaux précédents. Ensuite, le masque est dessiné. La diode est réalisée chez IBS. La première caractérisation est effectuée avant le recuit post-métallisation en directe et inverse sans passivation finale. Après le recuit post-métallisation la résistance de contact est plus faible. La caractérisation de la tenue en tension a été effectuée à AMPERE puis à l'ISL à très haute tension. A l'aide de simulations à base d'éléments finis, les paramètres tels que la résistance de contact et la durée de vie des porteurs ont été affinés à partir des caractérisations électriques obtenues par l'expérience. Les autres travaux portent sur la conception, les optimisations et les fabrications des diodes 10 kV et transistors 6500 V.
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Dans le contexte des transports plus électriques, les parties mécaniques tendent à être remplacées par leurs équivalents électriques plus petits. Ainsi, le composant lui-même doit supporter un environnement plus sévère et de lourdes contraintes (haute tension, haute température). Les composants silicium deviennent alors inappropriés. Depuis la commercialisation des premières diodes Schottky en 2001, le carbure de silicium est le matériau reconnu mondialement pour la fabrication de dispositifs haute tension avec une forte intégration. Sa large bande d'énergie interdite et son fort champ électrique critique permettent la conception de transistors à effet de champ avec jonction (JFET) pour les hautes tensions ainsi que les diodes associées. Les structures étudiées dépendent de nombreux paramètres, et doivent ainsi être optimisées. L'influence d'un paramètre ne pouvant être isolée, des méthodes mathématiques ont été appelées pour trouver la valeur optimale. Ceci a conduit à la mise en place d'un critère d'optimisation. Ainsi, les deux grands types de structures de JFET verticaux ont pu être analysés finement. D'une part, la recherche d'une structure atteignant les tensions les plus élevées possible a conduit à l'élaboration d'un procédé de fabrication complexe. D'autre part, un souci de simplification et de stabilisation des procédés de fabrication a permis le développement d'un composant plus simple, mais avec une limite en tension un peu plus modeste.
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La thèse intitulée "Conception, caractérisation et optimisation d'un transistor à effet de champ haute tension en Carbure de Silicium (SiC) et de leur diode associée", s'est déroulée au sein du laboratoire AMPERE sous la direction du Prof. D. PLANSON. Des premiers démonstrateurs de JFET ont été réalisés. Le blocage du JFET n'est pas efficace, ceci étant lié aux difficultés de réalisation technologique. Le premier travail a consisté en leur caractérisation précise puis en leur simulation, en tenant compte des erreurs de processus de fabrication. Ensuite, un nouveau masque a été dessiné en tenant en compte des problèmes technologiques identifiés. Les performances électriques de la nouvelle génération du composant ont ainsi démontré une amélioration importante au niveau de la tenue en tension. Dans le même temps, de nouveaux problèmes se sont révélés, qu'il sera nécessaire de résoudre dans le cadre de travaux futurs. Par ailleurs, les aspects de tenue en court-circuit des JFETs en SiC commercialement disponibles ont été étudiés finement. Les simulations électrothermiques par TCAD ont révélé les modes de défaillances. Ceci a permis d'établir finalement des modèles physiques valables pour les JFETs en SiC.
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L'expansion, des réseaux électriques en tous genres : distribution d'énergie, télécommunication, dans les secteurs tant industriel que domestique a fortement contribué à l'augmentation des risques d'apparition de défauts, tels qu'une surtension ou une surintensité. Cette multiplicité et complexité des réseaux électrique et le besoin de disposer de systèmes fiables et à haut rendement a favorisé le développement de dispositifs de protection, et plus particulièrement de la protection série. Du fait de la forte énergie apparaissant lors d'un court-circuit, plusieurs contraintes apparaissent pour la conception d'un composant limiteur de courant. La première concerne son aptitude à limiter et dissiper l'énergie du court-circuit, sous forme de chaleur. La deuxième contrainte est la capacité du composant (ou du système) à fonctionner sous haute tension, du fait des surtensions pouvant apparaître dans les installations électriques en cas de défaut. Ces deux contraintes, et les propriétés physiques du carbure de silicium, ont conduit à une étude de faisabilité d'un composant limiteur de courant en utilisant du SiC-4H, d'un calibre en courant de 32 A pour une tension nominale VN = 690 V. Une structure de type VJFET a été retenue, puis optimisée en tenant compte du cahier des charges, des particularités physiques du SiC et de la technologie de fabrication associée. Un premier lot de composant a été fabriqué, mettant en évidence la possibilité d'obtenir un composant limiteur de courant bidirectionnel en courant et en tension, fonctionnant pour des tensions maximale de l'ordre de 970V. Les divers résultats issus du premier lot de composants ont permis d'effectuer quelques ajustements pour la fabrication d'un deuxième lot de composants afin de valider la faisabilité d'un composant limiteur de courant, d'étudier la mise en parallèle massive de structures élémentaire pour atteindre les objectifs en courant et de s'intéresser également à la possibilité de l'intégration système du limiteur de courant. La simultanéité d'obtention d'un MESFET latéral conjointement au limiteur de courant ouvre ces perspectives d'obtention d'un limiteur de courant commandé autonome. Les ajustements du processus de fabrication ont été validés sur un lot intermédiaire. L'efficacité de la protection série a ensuite été validée dans un application faible puissance (IN = 16 mA, VN = 240 V), démontrant l'aptitude du composant élémentaire à limiter le courant de court-circuit en un temps très faible (t
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Les systèmes intégrés de puissance sont de plus en plus utilisés. Cette technologie rend coûteux le prototypage itératif, c'est pourquoi il est nécessaire de recourir à la simulation des convertisseurs. Pour cela il est nécessaire de modéliser les composants du système. Dans le cadre du GdR "Intégration des systèmes de Puissance à 3 Dimensions", le laboratoire AMPERE a réalisé des diodes PIN en SiC de calibre 4,8kV. La caractérisation statique et en commutation de ces diodes permet de connaître leurs performances et extraire les paramètres technologiques utilisés dans leur modèle : WB, ND, τ et A. La caractérisation électrique utilise des circuits de commutation adaptés aux performances exceptionnelles des diodes SiC (haute tension, rapide). Le dimensionnement et la modélisation des cicruits, ainsi que l'extraction des paramètres sont développés dans la thèse. La validation des paramètres est effectuée dans un circuit original, un circuit de commutation résistive, spécialement développé pour ce type de diodes. Les mesures et les simulations sont suffisamment proches pour valider la procédure de caractérisation et le modèle de la diode. Avec l'obtention du modèle de la diode SiC, il devient possible de simuler son fonctionnement dans un convertisseur.
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Les systèmes d’électroniques de puissance ont grandement bénéficié du progrès révolutionnaire des composants de puissance en silicium (Si). Actuellement la quasi-totalité des applications d’électronique de puissance utilise des composants en Si. Les applications d’électroniques de puissance à haute température, haute tension et forte puissance sont de plus en plus croissantes et le silicium atteint ses limites. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur à large bande d’énergie interdite. Les propriétés électriques de ce matériau devancent celles du silicium, ce qui signifie qu’un composant en SiC présente de meilleures performances par rapport à son équivalent en silicium (Si). Les différents travaux à travers le monde démontrent un avenir prometteur pour le SiC dans la prochaine génération des composants de puissance. Le transistor JFET-SiC est l’interrupteur le plus avancé dans son développement technologique car il est au stade de la pré-commercialisation. Un modèle de type circuit pour les composants en SiC présente une extrême importance pour l’analyse et la conception de circuits de convertisseurs, en particulier, si une comparaison avec les composants en Si est établie. Le travail réalisé au cours de cette thèse, consiste à caractériser électriquement plusieurs versions de JFET-SiC pour des températures comprises entre 25°C et 225°C. Les caractérisations sont basées sur des mesures DC (Courant - Tension) en utilisant un traceur de caractéristiques, des mesures AC (Capacité - Tension) en utilisant un analyseur d’impédance et des mesures en commutation sur charge R-L (Résistive-Inductive). L’objectif est d’établir un modèle analytique du transistor JFET-SiCED. Ce modèle est basé sur l’analyse physique et comportementale du JFET en tenant compte de l’influence de la température et de la présence des deux canaux intrinsèques. Le modèle a été développé en langage VHDL-AMS et validé en régime statique ainsi qu’en dynamique en utilisant le simulateur SIMPLORER 7.0. La validation du modèle montre une excellente concordance entre les mesures et la simulation.
Author: Ahmed Belasri Publisher: Springer Nature ISBN: 9811554447 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Sahra Gibbon Publisher: Routledge ISBN: 1134144725 Category : Health & Fitness Languages : en Pages : 387
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Biosocialities, Genetics and the Social Sciences explores the social, cultural and economic transformations that result from innovations in genomic knowledge and technology. This pioneering collection uses Paul Rabinow’s concept of biosociality to chart the shifts in social relations and ideas about nature, biology and identity brought about by developments in biomedicine. Based on new empirical research, it contains chapters on genomic research into embryonic stem cell therapy, breast cancer, autism, Parkinson’s and IVF treatment, as well as on the expectations and education surrounding genomic research. It covers four main themes: novel modes of identity and identification, such as genetic citizenship the role of institutions, ranging from disease advocacy organizations and voluntary organizations to the state the production of biological knowledge, novel life-forms, and technologies the generation of wealth and commercial interests in biology. Including an afterword by Paul Rabinow and case studies on the UK, US, Canada, Germany, India and Israel, this book is key reading for students and researchers of the new genetics and the social sciences – particularly medical sociologists, medical anthropologists and those involved with science and technology studies.
Author: Martin Lindstrom Publisher: Currency ISBN: 0385523890 Category : Business & Economics Languages : en Pages : 274
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NEW YORK TIMES BESTSELLER • “A fascinating look at how consumers perceive logos, ads, commercials, brands, and products.”—Time How much do we know about why we buy? What truly influences our decisions in today’s message-cluttered world? In Buyology, Martin Lindstrom presents the astonishing findings from his groundbreaking three-year, seven-million-dollar neuromarketing study—a cutting-edge experiment that peered inside the brains of 2,000 volunteers from all around the world as they encountered various ads, logos, commercials, brands, and products. His startling results shatter much of what we have long believed about what captures our interest—and drives us to buy. Among the questions he explores: • Does sex actually sell? • Does subliminal advertising still surround us? • Can “cool” brands trigger our mating instincts? • Can our other senses—smell, touch, and sound—be aroused when we see a product? Buyology is a fascinating and shocking journey into the mind of today's consumer that will captivate anyone who's been seduced—or turned off—by marketers' relentless attempts to win our loyalty, our money, and our minds.
Author: Runhua Huang
Author: Runhua Huang
Author: Florian Chevalier
Author: Shiqin Niu
Author: Dominique Tournier
Author: Damien Risaletto
Author: Rami Mousa
Author: Ahmed Belasri
Author: J. Belle
Author: Sahra Gibbon
Author: Martin Lindstrom