Thèse soutenue

Conception et réalisation d'un thyristor à gâchette isolée commandé par voie optique : un exemple d'interrupteur intégré de puissance

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Auteur / Autrice : Radouane Berriane
Direction : Jean-Louis Sanchez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 1993
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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Nous presentons dans ce memoire les travaux relatifs a l'integration de la fonction interrupteur pour des applications haute tension forte puissance sur le reseau de distribution industriel. L'isolation galvanique entre l'etage de puissance et les circuits de traitement de signal imposee pour ce type d'application demarque d'emblee ces interrupteurs integres des circuits de puissance intelligents (smart power) devolus a des applications plus basses tensions a partir de sources conditionnees. Nous avons choisi ici de realiser une separation materielle entre les deux blocs, la commande etant assuree par un signal optique. Au niveau de chaque interrupteur, il convient alors d'integrer avec le composant de puissance les elements remplissant les fonctions de detection, d'amplification et de validation de la commande optique. Pour realiser ce type de dispositifs, le concept d'integration fonctionnelle ou la fonction resulte de l'interaction entre couches semi-conductrices, a ete retenu et nous avons choisi comme vehicule de test le thyristor a gachette isolee commande par voie optique. Ce dispositif consiste en une association monolithique d'un thyristor a gachette amplificatrice isolee, constituant l'element de puissance, d'une photodiode destinee a detecter la commande optique, d'une diode zener et d'un transistor m. O. S. A canal preforme assurant les fonctions de protection et de validation. La methodologie de conception permettant d'aboutir a l'integration de cette fonction a ete decrite et un modele analytique permettant de verifier la fonctionnalite du dispositif integre a ete propose. Nous presentons le developpement et l'optimisation d'une filiere technologique planar haute tension permettant de realiser des associations de type m. O. S. Et thyristor. Dans ce cadre nous avons etudie une terminaison de jonction planar pouvant bloquer des tensions de 1400 volts. Les dispositifs que nous avons realises a la centrale technologique du laas bloquent des tensions de 1400 volts et sont commandables par l'intermediaire d'une diode electroluminescente. L'utilisation de ces dispositifs dans un circuit illustre leur potentialite dans des applications de puissance ou de fortes contraintes d'isolation galvanique sont necessaires: le circuit de test est un demi-pont a resonance serie fonctionnant en dessous de la frequence d'accord