Thèse soutenue

Caractérisation des dégradations des IGBTS en milieu industriel

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Auteur / Autrice : Alain Maouad
Direction : Jean-Pierre CharlesAntonio Khoury
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Metz
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LICM - Laboratoire Interfaces, Capteurs et Microélectronique - EA 1776

Mots clés

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Résumé

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L'aptitude à supporter des tensions et des courants de plus en plus forts de même que des fréquences de commutation de plus en plus élevées rapprochent l'IGBT de l'interrupteur de puissance idéal. Les améliorations qu'il apporte aux onduleurs (1MW), aux chargeurs par induction pour batteries de véhicules électriques (120 Ww) et à tous les appareils industriels effectuant le transfert de puissances élevées sont d'une importance qui justifie la caractérisation et l'analyse de la dégradation de l'IGBT en fonctionnement industriel. Après avoir étudié les caractéristiques électriques de l'IGBT un ensemble d'outils d'analyse des dégradations électriques ont été mis au point à travers une simulation SPICE, une compréhension du comportement de la jonction substrat-épi ainsi que des mécanismes de dépôts de charges dans les oxydes. L'évolution des caractéristiques électriques observées sur un IGBT suite à un stress fonctionnel dans un onduleur de 500 Watts a ainsi été comparée à celle de deux stress physiques différents, en conduction et en commutation, appliqués de manière indépendante. Cette méthode d'analyse des résultats du test fonctionnel appliqué à l'IGBT a permis de dégager un grand nombre de recommandations, d'élaborer un moyen de détecter la dégradation de l'IGBT en fonctionnement pour mieux contrôler la fiabilité d'un dispositif et de vérifier que la simulation SPICE prévoit avec précision les dégradations pour être utilisée lorsque les mesures sont difficiles. L'optimisation d'une soudeuse électrique à IGBT (8 kW / 75 kHz) montre la possibilité d'application des résultats obtenus pour la mise au point de nouveaux dispositifs pratiques