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Thèse soutenue

Méthodologie de conception des modules de puissance : étude électrothermique de l'association parallèle

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Auteur / Autrice : Stéphane Rael
Direction : Robert Perret
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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L'apparition, au milieu des années quatre-vingts, du transistor bipolaire à grille isolée, a ouvert de larges perspectives en matière d'intégration en électronique de puissance. Cet interrupteur, qui réalise un bon compromis entre état passant et dynamique de commutation, présente en outre les avantages d'une commandabilité de type MOS, intéresse un nombre croissant d'applications. Son évolution future est tournée vers le domaine de la traction ferroviaire, pour lequel le module hybride de puissance à technologie IGBT constitue une alternative à l'actuel thyristor GTO. L'ensemble de cette étude traite des aspects thermiques de la conception de modules de puissance. Aspects thermiques généraux en premier lieu : transferts conduction de chaleur dans les milieux multicouches caractéristiques des assemblages hybrides de puissance, formalisation des notions les plus couramment utilisées en électronique de puissance, à savoir température de jonction, résistance thermique, et impédance thermique. Puis, nous nous sommes attachés, plus spécifiquement, à caractériser et modéliser les phénomènes électrotechniques régissant la dissipation de puissance dans les puces semi-conductrices, et à développer un outil de simulation tridimensionnelle, FLUX-CHIP, dédié à la conception électrotechnique des dispositifs confitures de puces associées en parallèle. Cet outil permet l'étude des déséquilibres d'origine électrique et/ou thermique, de leurs effets sur le champ de température et la répartition de courant et en général la corrélation entre température et courant nominal