Electronique de puissance à température cryogénique

Power Electronics at Low Temperature

• Auteur / Autrice : Francisco Eleuterio de loredo
• Direction : Jean Leveque, Stéphane Rael
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Inscription en doctorat le 05/09/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : IAEM - INFORMATIQUE - AUTOMATIQUE - ELECTRONIQUE - ELECTROTECHNIQUE - MATHEMATIQUES
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GREEN - Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy

Mots clés

Mots clés libres

Cryogénie

Semi-conducteur

Electronique de puissance

Cryogenic

Semiconductor

Power Electronics

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement et l'efficacité des composants électroniques dans les applications de puissance à basse température, en l'occurrence entre 20 K et 100 K. Cette étude comporte deux volets. Tout d'abord, il est nécessaire de comprendre et de caractériser les mécanismes impliqués à basse température dans les semi-conducteurs. Pour cette partie, une étude expérimentale des matériaux seuls à basse température doit être réalisée. Cette partie sera suivie par l'étude expérimentale et théorique des jonctions élémentaires (semi-conducteur-semiconducteur / métal-semiconducteur) à basse température. Les résultats obtenus pour ces briques élémentaires seront utilisés pour comprendre les phénomènes mis en jeu dans les systèmes plus complexes correspondant aux dispositifs électroniques de puissance. Parallèlement à ces travaux, il est nécessaire de vérifier quels composants sont encore fonctionnels dans cette gamme de température et de les caractériser. L'un des défis à long terme est de construire des convertisseurs qui pourraient être directement intégrés dans des applications supraconductrices à basse température.

The aim of the thesis is to study the behavior and the efficiency of electronic components in power applications at low temperature, in this case between 20 K and 100 K. There are two parts to this study. First, it is necessary to understand and characterize the mechanisms involved at low temperature in semiconductors. For this part, an experimental study of the materials alone at low temperature must be performed. This part will be followed by the experimental and theoretical study of elementary junctions (semiconductor-semiconductor / metal-semiconductor) at low temperature. Results obtained for these basic building blocks will be used to understand the phenomena involved in the more complex systems corresponding to power electronic devices. In parallel to this work, it is necessary to verify which components are still functional in this temperature range and to characterize them. One of the long-term challenges is to build converters that could be directly integrated into low-temperature superconducting applications.