High frequency characterization and modeling via measurements of power electronic capacitors under high bias voltage and temperature variations

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Commutation de puissance haute fréquence basée sur la technologie a large bande interdite

Depuis la première moitié du XXème siècle, l’électronique de puissance est de plus en plus présente dans le monde industriel et personnel. Cette présence s’explique par plusieurs facteurs. Pour n’en citer que certains, les plus importants sont l’économie d’énergie, la miniaturisation ou encore la réduction des coûts. Pour répondre à ces besoins, la recherche s’intéresse depuis le début à l’optimisation des procédés de fabrication de semi-conducteurs dans le but de les rendre plus petits, moins chers et plus économes en énergie. Ces progrès ont permis d’augmenter la part d’utilisation des semi-conducteurs dans la conversion de puissance électrique, permettant ainsi l’amélioration des systèmes existants jusqu’aux véhicules devenus ainsi hybrides ou électriques. Le silicium est jusqu’à présent le matériau le plus fréquemment utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs. Il a maintenant atteint une limite technologique ne permettant que très difficilement d’améliorer davantage ses performances. La technologie à large bande interdite fut alors adoptée, permettant dans un premier temps d’augmenter les fréquences de fonctionnement d’abord dans le domaine des radiofréquences. Cette technologie fut ensuite adaptée à de plus fortes puissances. Les composants ainsi obtenus présentent d’excellentes performances nécessitant une étude et une adaptation approfondies des techniques classiques de conception et de commande. Ainsi tout composant servant à leur utilisation doit être étudié en profondeur afin de statuer sur leur utilisation potentielle ou les adaptations à effectuer. Dans cette thèse, nous proposons l’étude des éléments passifs, des méthodes de conception ainsi que de la modélisation du composant afin d’en dégager des règles, performances et points d’améliorations futures. Pour mener à bien ce travail, des connaissances dans le domaine de l’électromagnétisme, de la modélisation ainsi que dans les topologies d’électronique de puissance sont nécessaires