Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d'un composant de puissance

= Parameter extraction and validity domain for power semiconductor device models

• Auteur / Autrice : Wei Mi
• Direction : Hervé Morel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEGELY - Centre de génie électrique de Lyon (Rhône ; 1992-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transistors MOSFET

Diodes PIN

Composants électroniques

Électronique de puissance

Résumé

L'étude porte sur l'analyse détaillée des comportements des composants de puissance, incluant la diode PiN, le transistor MOSFET et l'IGBT, dans une cellule de commutation avec une source de courant et une source de tension. Cela nous permet d'obtenir les grandeurs typiques représentant les courbes électriques pendant les commutations de ces composants. Pour faciliter la caractérisation, nous avons automatisé l'acquisition des grandeurs électriques en commutation, basé sur le bus GPIB. Le langage JAVA de part son adaptabilité à s'exécuter sous le système Unix et Windows 98 a été adopté. Une procédure d'identification automatique basée sur les méthodes d'optimisation est développée. Nous avons pu ainsi confronter les résultats expérimentaux avec les résultats déterminés par le simulateur de circuits PACTE. L'autre partie du travail a consisté à développer une nouvelle procédure de validation du couple modèle-paramètres. Il s'agit de fournir une carte du domaine de validité pour vérifier un bon accord entre l'expérience et la simulation dans un très grand nombre de conditions du fonctionnement de composant de puissance. Cette méthode est inédite et changera le processus de développement d'un modèle de composants de puissance. En appliquant cette procédure à la diode PiN, nous avons montré les avantages et les inconvénients entre le simulateur DESSIS utilisant la méthode des éléments finis et PACTE. Les résultats montrent que cette méthode de validation est aussi adapte aux pour les composants comme le MOSFET de puissance et l'IGBT.

Firstly, this study investigates in detail the behavior of power electronic components, such as power diodes, power MOSFETs and IGBTs, during transient in a switching cell including a voltage source and a current source. The typical variables representing the electrical waveforms during the commutation are obtained. To easily characterize the devices, a measurement workbench has been designed, based on the bus GPIB. The workbench can automatically extract the values of these designed, based on the bus GPIB. The workbench can automatically extract the values of these typical variables, and the object-oriented language JAVA is adopted because of its portability for Unix and Windows systems. An identification procedure based on optimization methods has been developed. The comparison between experimental and the simulation results are carried out by the circuit simulator PACTE. The other party of the study is to achieve a new procedure for validating the couple of model-parameters. The map of validity domain enable to verify the agreement experimental and the simulation results for a large domain of conditions. The validation method is original and will change the developing process for the power semiconductor device models. Applying this validation method for the power diode, we have shown the advantages and the drawbacks by comparing the results between the simulation of DESSIS which adopts the finite element method and the results of PACTE. It has been shown that this method is also convenient for the power MOSFET and the IGBT.