Nouvelles fonctions interrupteurs intégrées pour la conversion d'énergie
Résumé
Electrical power conversion systems are used in a wide range of common applications like public transport, general electronic, medicine or power distribution. A failure in common application is more often allotted to a failure in electronic devices. In addition, if we consider a power needs that grows dramatically, and an evolution in the way of mobility, we could say that modern power conversion system should have to be smaller, more reliable, and more powerful. Integration in power electronics is a good answer to these problems because its mains goals are to build smaller, more reliable and more powerful power conversion functions. This thesis deals with my contribution on the improvement of the reliability and the performance of a widely used power component: the IGBT. Firstly, an association of two different IGBT is presented. The goal of this association is to build a "low losses" architecture. Its concept and interest are exposed, and then its monolithic integration and technological realization are detailed. In a second part, a structure devoted to protect IGBT against short-circuit conditions is described. Its operation is explained and its design for monolithic integration is optimized and detailed.
Les systèmes de conversion de l'énergie électrique sont présents dans beaucoup de domaines de la vie quotidienne. On peut citer le secteur du transport, l'électronique grand public, la médecine, et la distribution de l'énergie. Une défaillance dans une application est le plus souvent ressentie comme étant liée à l'électronique. Adjoignons à cela des besoins en énergie grandissants et une évolution vers une plus grande mobilité, il devient aisé de déduire que les systèmes de conversion de l'énergie modernes doivent êtres plus compacts, plus fiables et plus performants. L'intégration en électronique de puissance est une réponse adéquate à ces problématiques tant elle vise à fiabiliser, à miniaturiser et à améliorer les performances des fonctions de conversion de l'énergie. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse traitent de ma contribution à l'amélioration de la fiabilité et des performances d'un composant de puissance largement usité : l'Insulated Gate Bipolar Transistor. Pour cela l'association de deux IGBT aux caractéristiques différentes pour réaliser une architecture dite " faibles pertes " est présentée. Son concept est explicité, son intérêt exposé et son intégration monolithique détaillée. Dans un deuxième temps, une structure de protection monolithiquement intégrable contre les courts-circuits est dévoilée. Son fonctionnement et sa conception en vue de son intégration monolithique sont exposés.
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