Thèse soutenue

Analyse thermique à haute résolution spatiale par thermoréflectance de composants de puissance
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Auteur / Autrice : Youssef Metayrek
Direction : Zoubir Khatir
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 14/01/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TEMA - Technologies pour l'Electro-Mobilité Avancée
référent : École normale supérieure Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1912-....)
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Laboratoire : Systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2002-....)
Jury : Président / Présidente : Eric Labouré
Examinateurs / Examinatrices : Paul-Etienne Vidal, Xavier Perpinia, Stéphane Azzopardi
Rapporteurs / Rapporteuses : Paul-Etienne Vidal, Xavier Perpinia

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L’évolution technologique de composants d’IGBT passe par une forte augmentation des densités de puissance. Cette augmentation de la densité de puissance entraîne des champs et gradients de températures très élevés au niveau des composants et rendent nécessaire la connaissance des contraintes thermiques. La température est donc un des éléments dimensionnant des convertisseurs et est au centre des préoccupations des concepteurs.Pour caractériser ces composants, nous avons utilisé la thermoréflectance durant cette thèse. Le travail présenté dans ce mémoire se compose de trois grandes parties. Dans un premier temps, nous mettons en évidence la problématique de recalage dans le domaine de thermoréflectance. Nous étudions deux méthodes de recalage subpixellique afin de choisir la méthode la plus adéquate afin d’obtenir une mesure de réflectivité précise. Les résultats montrent que le recalage par corrélation croisée subpixellisé avec un pas précise donne des meilleurs résultats et que ce pas est corrélé directement avec le niveau de bruit des images.Dans seconde temps, nous présentons une méthodologie de mesure sur une puce IGBT packagée dans un module de puissance. Cette méthodologie a but de déterminer plusieurs paramètre expérimentaux (longueur d’onde optimale, la fréquence d’excitation minimale et l’influence d’accumulation d’images sur le bruit) et de choisir la méthode de calibration là mieux adaptée pour ce type de composants. Ensuite, nous réalisons une étude thermique détaillée sur la métallisation d’émetteur IGBT.Enfin, nous réalisons des mesures thermiques à travers le gel de silicone et nous étudions l’influence de vieillissement sur la cartographie thermique. Les résultats obtenus reflètent parfaitement la réalité du comportement thermique des IGBT dans les modules de puissance.Les mesures thermiques réalisé dans cette thèse ont montrés la capacité de la thermoréflectance pour avoir une haute résolution spatiale de la température et ainsi remonter au comportement individuel des cellules des IGBT.