Caractérisation et modélisation de diodes Schottky et JBS SiC-4H pour des applications haute tension

Characterisation and modelling of 4H-SiC Schottky and JBS diode for high voltage applications

• Auteur / Autrice : Besar Asllani
• Direction : Dominique Tournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 13/12/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AMPERE - Génie Electrique, Electromagnétisme, Automatique, Microbiologie Environnementale et Applications (Rhône) - Ampère
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Ampère, Département Méthodes pour l'Ingénierie des Systèmes
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Morancho
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Tournier, Frédéric Morancho, Edwige Bano, Olivier Latry, Maxime Berthou, Philippe Godignon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edwige Bano, Olivier Latry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique de puissance

Mots clés libres

Electrotechnique

Electronique de puissance

Diode

Convertisseur de puissance DC/DC

Fiabilité

Test en surcharge

Electrotechnics

Power Electronics

Schottky diode

DC/DC power converters

Reliability

Surge Stress

Résumé

La diode Schottky SiC est un composant qui peut potentiellement remplacer la diode PiN Si dans les applications de puissance. Effectivement, la tenue en tension élevée, la faible résistivité, ainsi que l’indépendance de la température du courant de recouvrement rendent cette diode idéale pour les convertis- seurs de puissance DC/DC. Cependant, face à l’abondance des composants Si sur le marché, la diode Schottky rencontre une certaine réticence. Malgré les nombreuses démonstrations de systèmes électroniques de puissance réalisés, la fiabilité de cette technologie n’arrive pas à convaincre. Cette étude porte sur la caractérisation en régime statique sur une large gamme de températures et l’évaluation de la fiabilité en surcharge des diodes Schottky et JBS SiC-4H. La caractérisation en température a permis de proposer des modèles de la carac- téristique directe et inverse sur une gamme étendue de températures. Les tests en surcharge ont permis de comparer la fiabilité de diodes expérimentales et commerciales à fin de montrer la maturité de cette technologie.

The SiC Schottky diode can potentially replace the PiN diode in power appli- cations. As a matter of fact, high blocking voltage, low resistivity as well as temperature independence of the reverse recovery current make this diode ideal for DC/DC power converters. Nevertheless, Schottky diodes meet some reluc- tance before the abundance of PiN Si diodes. Despite the numerous demons- trations of power electronics systems, there are still some reliability aspects to improve. This study focuses on static characteristic in a large temperature range and reliability assessment of repetitive surge test of Schottky and JBS diodes. The measurements of forward and reverse characteristics yielded new models in a wide temperature range. Repetitive surge tests enabled us to com- pare the reliability of experimental and commercial diodes in order to prove the maturity of this technology.