Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Coefficient de température de puissance“

Un vaccin lyophilisé contre la maladie de Newcastle a été fabriqué à partir d'un dérivé thermotolérant V4/276 de la souche de virus V4 (UPM). Le titre moyen de chaque flacon est de 10 puissance 10,4 DIO50 après 14 jours de conservation à + 4°C et de 10 puissance 10 DIO50 après 126 jours. Lors d'une incubation à 45°C pendant 7 et 14 jours, il s'est abaissé respectivement à 10 puissance 8,5 DIO50 et 10 puissance 8,2 DIO50. Ce vaccin a été aussi exposé à la température ambiante à Ouagadougou (Burkina Faso) durant la première quinzaine du mois de juillet 1991, période au cours de laquelle la température oscille le plus souvent entre 25 et 32°C sans jamais dépasser 35°C : après des séjours de 7 et 14 jours à l'extérieur, ce vaccin a gardé un titre moyen de 10 puissance 9,3 DIO50/flacon. Il est destiné à l'enrobage de grains servant de nourriture aux volailles des villages africains.

Les cellules solaires photovoltaïques (PV) perdent de leur efficacité lorsqu’elles fonctionnent sous haute température, notamment dans les régions sahariennes comme le sud de l’Algérie. Dans cette étude, nous proposons un nouveau système de refroidissement des cellules photovoltaïques. Ce système est basé sur l’intégration d’un module Peltier sous la cellule PV afin de la refroidir. Ce dispositif constitue un module hybride photovoltaïque-thermoélectrique (PV-TE) faisant intervenir simultanément l’effet photovoltaïque et l’effet Peltier. L’effet de l’intégration du module Peltier dans la cellule a été simulé sous Comsol Multiphysics et Matlab/Simulink. Les résultats de la simulation ont montré que le module Peltier permet le refroidissement de la cellule PV et maintient son fonctionnement à une température ambiante lui permettant de générer sa puissance maximale. C’est ainsi que pour toutes les températures testées, il y a perte de puissance, mais dès que le module Peltier intervient, la cellule retrouve son fonctionnement normal à température ambiante avec une puissance maximale égale à celle initiale de 2.6 W.

Dans le présent article, une commande adaptative par les modes de glissement des puissances statoriques est présentée. Cette loi de commande présente une haute performance comparant à d’autres lois de commande grâce à une identification en temps réel de la résistance rotorique, qui est très sensible avec la température. La référence de la puissance active statorique est donnée par un algorithme MPPT (Maximum Power Point Tracking) qui va nous permettre d’extraire le maximum de puissance au niveau de la turbine, et la référence de la puissance réactive statorique est donnée afin d’améliorer le facteur de puissance du réseau électrique auquel la MADA est connectée. Le rôle du convertisseur matriciel qui connecte le réseau au circuit rotorique de la MADA est de générer les tensions rotoriques nécessaires pour la commande des puissances statoriques. Les performances de notre approche sont confirmées par des résultats de simulation.

Les eaux usées véhiculent des quantités élevées d’énergie qui peuvent être récupérées au moyen d’une pompe à chaleur et d’un échangeur thermique. L’estimation du potentiel de récupération de chaleur des eaux usées demande de connaître essentiellement leur débit et la quantité de chaleur à extraire ΔT (°C). Pour cette dernière, la valeur de 4,5 °C est couramment utilisée pour des études de cartographie énergétique des systèmes d’assainissement, car elle représente la valeur moyenne des opérations existantes en France. Toutefois cette valeur ne prend pas en compte le potentiel impact sur la station de traitement des eaux usées (STEU). En effet, récupérer trop de chaleur dans le réseau d’assainissement peut provoquer une diminution de la température des effluents au niveau de la STEU. Cet abaissement peut compromettre la qualité des processus biologiques de nitrification et dénitrification. D’après la littérature, une baisse de 1 °C en entrée de STEU ne représenterait pas de risque de dégradation des procédés biologiques à condition que la station ne fonctionne pas au maximum de sa capacité et que la température ne descende pas au-dessous de la température minimale de dimensionnement. En respectant ces conditions à l’entrée de La Wantzenau, principale STEU de l’Eurométropole de Strasbourg, les quantités de chaleur à extraire ΔT (°C) dans tout point du réseau ont été estimées. Cela a permis de calculer un potentiel de récupération qui tient compte de l’impact sur la STEU et de le comparer avec un potentiel théorique calculé avec une extraction de 4,5 °C. Les résultats montrent que, sur certains points, l’extraction de 4,5 °C provoque des variations de température supérieures à 1 °C en entrée de STEU et conduit à des surestimations du potentiel de récupération. La puissance de récupération de chaleur calculée, en intégrant l’impact prévisionnel sur La Wantzenau, est ainsi plus réduite, mais constitue un réel intérêt pour identifier des projets de récupération qui semblent plus réalistes.

Résumé Cet article vise à expliciter la logique des tests d’hypothèses en recherche. Plusieurs études ont démontré une confusion quant à la signification des résultats de tests d’hypothèses. Cette confusion proviendrait en partie des points divergents entre les approches de Fisher, de Neyman et Pearson ainsi que de Bayes. L’article précise l’information fournie par le coefficient de signification, la taille de l’effet et la puissance et propose différents logiciels permettant l’analyse de la puissance et de la taille de l’effet.

Une méthodologie d’optimisation et de dimensionnement des systèmes hybrides photovoltaïque/éolien avec batteries de stockage est présentée dans ce papier. Cette méthodologie est basée sur les concepts de la probabilité de perte d’énergie (DPSP) comme critère technique et du coût du kilowattheure minimal comme critère économique. La simulation est effectuée sur une période d’analyse d’une année, en utilisant les données horaires de l’irradiation solaire sur le plan horizontal, de la vitesse du vent et de la température ambiante enregistrées au sein du CDER, (Centre de Développement des Energies Renouvelables). Ces données nous ont permis de calculer la puissance horaire produite conjointement par l’aérogénérateur et le générateur photovoltaïque et ce, sur la même période d’analyse. Un profil de consommation journalier type a été adopté, il est supposé identique pour tous les jours de l’année et correspond au profil de consommation rencontré généralement dans les sites isolés.

Pour accélérer la transition énergétique vers le solaire photovoltaïque (PV) il faut améliorer la précision des estimations de puissance des installations solaires, la motivation principale de cette thèse. L'évaluation d'un module se fait dans des Conditions de Test Standard (STC) (irradiation de 1000 W/m², température du module (Tmod) de 25 °C, masse d'air de 1,5) que en général on ne trouve pas à l'extérieur, d'où la nécessité d'étudier le comportement d'un module PV fonctionnant dans des conditions réelles.Ce travail fournit une étude de cas de l'impact des facteurs comme l'irradiation (G), Tmod, la neige, le vent, l'ombrage et la salissure sur la production d'énergie d'un banc d'essai PV extérieur (BE) et d'une installation PV en toiture connectée au réseau (IT), situés sur le campus de l'École Polytechnique près de Paris. Basé sur cette analyse, différents filtres sont proposés pour nettoyer la base de données pour l'évaluation des performances. Le BE est composé de modules de cinq technologies différentes (a-Si/µc-Si, c-Si, CIS, HIT, CdTe). L'IT a une capacité de 16,3 kWp avec 52 panneaux de 6 modèles différents (feuille blanche et noire, PERC plein et demi-cellules, Q.ANTUM demi-cellules, bifacial), basés sur du silicium monocristallin.La caractérisation des performances de ces installations est effectuée sur une période de 4 ans pour le BE et de 3,5 ans pour l’IT. Pour le faire, on utilise des indicateurs de performance comme le rendement de référence, des modules et le ratio de performance (PR), avec leurs corrections de température.Les valeurs mensuelles du PR montrent des variations saisonnières selon le type de module, certaines d'entre elles montrant une forte dégradation au fil du temps. En moyenne, il y a une perte de PR du 5% due à l'effet de la température pour les modules à base de c-Si et d'environ la moitié pour ceux à couche mince dans le BE. Le PR moyen pendant l'hiver, compte tenu de l'effet de la température, est compris entre 89 et 93 % pour les modules c-Si et HIT et entre 77 et 90 % pour ceux à couches minces. En plus, des pertes de PR ont été observées dans l’IT dues à l'ombrage de 10 % pour la feuille noire, de 15 % pour celle blanche, de moins de 5 % pour les demi-cellules et de 7 % pour le bifacial.Un taux de dégradation a été estimé en %/an de -0,12, -0,30, -0,8, -0,46, -1,88 pour a-Si/µc-Si, c-Si, CIS, HIT, CdTe respectivement et de 1 %/an pour l’IT.La dernière analyse consiste à récupérer expérimentalement le coefficient de température de puissance (γ), utilisé pour corriger les estimations de puissance PV. Sa valeur STC (γSTC) est supposé constant et généralement prise de la fiche technique du module. Ce travail étudie sa dépendance à G (γG) et analyse la possibilité de l'utiliser pour améliorer la précision d’un modèle d'estimation de la puissance PV. Ceci est fait pour différentes données de G (pyranomètre, photodiode, extraites des mesures de courant de court-circuit, modélisées à partir de l'irradiance globale-directe-diffuse) et Tmod (mesurée, extraite des mesures de tension en circuit ouvert). Les résultats montrent que γ dépendait du niveau de G, des mesures d'irradiation utilisées pour son calcul et des filtres utilisés. L'utilisation de γG issu de pyranomètre ou d'irradiances modélisées et de Tmod mesuré n'améliore pas l'estimation de la puissance pour les modules du BE. En revanche, l'utilisation de mesures par photodiode réduit l'erreur relative moyenne absolue (rMAE) jusqu'à 2,9%, la rendant plus adéquate pour les technologies c-Si. De plus, le calcul de γG à partir de G et Tmod estimés via les mesures de la courbe I-V du module diminue la rMAE jusqu'à 3,6%. Cette méthode est adéquate pour les technologies c-Si et utile pour compenser la dégradation des modules à couche mince. Cette méthodologie a abouti à une amélioration de 1% de l'estimation de la puissance totale du BE
A crucial factor in accelerating the energy transition towards solar photovoltaic (PV) is the improvement of accuracy in power estimations from solar installations, the main motivation of this PhD thesis. The rating of a module is done under Standard Test Conditions (STC) (irradiance of 1000 W/m², module temperature (Tmod) of 25 °C, Air Mass of 1.5) not usually found outdoors, making it necessary to study the behavior of a PV module operating under real-life conditions.This work starts by providing a case-study of the impact of environmental factors such as irradiance (G), Tmod, snow, wind, shading, and soiling on the power output of a PV outdoor testbench and a grid-connected rooftop PV power plant, both located on the campus of École Polytechnique near Paris. Based on this analysis, different filters are proposed to clean the dataset for performance evaluation. The testbench is comprised of modules of five different technologies (a-Si/µc-Si, c-Si, CIS, HIT, CdTe). The rooftop installation has a capacity of 16.3 kWp with 52 panels of 6 different models (white and black backsheet, PERC full and half-cells, Q.ANTUM half-cells, bifacial), all based on monocrystalline silicon.Then, the performance characterization of said installations is carried out, for a 4-year period for the outdoor testbench and a 3.5-year period for the rooftop installation. This is done by utilizing performance indicators like reference yield, module yield, and performance ratio (PR), along with their temperature-corrected counterparts. Monthly PR values show diverse seasonal variation depending on the module type, some of them showing a strong degradation over time.On average, there is a 5% PR loss due to temperature effect for the c-Si-based modules and about half for the thin-film modules in the testbench. The average PR during winter, considering the temperature effect, is between 89-93 % for c-Si and HIT and between 77-90 % for thin-films. During this time, losses in PR due to shading of 10 % for the black backsheet, 15 % for the white backsheet, less than 5 % for the half-cells, and 7% for the bifacial module were observed in the rooftop installation.The PR loss for the modules in the testbench led to an estimated degradation rate in %/year of -0.12, -0.30, -0.8, -0.46, -1.88 for a-Si/µc-Si, c-Si, CIS, HIT, CdTe respectively and of 1%/year for the rooftop installation.The final analysis is the experimental retrieval of the power temperature coefficient (γ), commonly used to perform temperature corrections on PV power estimations and assumed to be constant, its STC value (γSTC) is usually taken from the module’s datasheet. Thus, this work studies its dependence on G (γG) and analyzes the possibility of using γG in a PV power estimation model to improve its accuracy. This is done for different data sources of G (pyranometer, photodiode, retrieved from short-circuit current measurements, modelled from global-direct-diffuse irradiance) and Tmod (measured, retrieved from open-circuit voltage measurements). The results showed a dependence of γ on the level of G, the irradiance sensor providing the measurements utilized for its computation, and the filters used to clean the data. Using a γG calculated with pyranometer or modelled irradiances and a measured Tmod yielded no improvement on the power estimation for the testbench modules whereas one using photodiode measurements reduced the relative mean absolute error (rMAE) by up to 2.9 %, proving more adequate for c-Si technologies. Furthermore, computing γG using a G and Tmod estimated from the module’s I-V curve measurements resulted in a decrease of rMAE of up to 3.6%, a method proving to be adequate for c-Si technologies and useful in compensating for degradation in thin-film modules. However, the improvements were modest, a 1% betterment of the total power estimation for the testbench

Ce mémoire traite de la faisabilité d'un convertisseur AC/DC de faible puissance, dédié au fonctionnement sur l'intervalle de température compris entre 25°C et 185 C. Tous d'abord, nous présentons les généralités sur l'étude de l'électronique en haute température ainsi que les différents points permettant d' effectuer le choix d'un convertisseur, d'après un cahier des charges donné. Le fonctionnement du convertisseur choisi pour l'étude est ensuite analysé. Dans la seconde partie de l'étude, nous présentons l'évolution de différents paramètres de composants susceptibles d'être utilisés pour la réalisation du convertisseur. Toutes les grandes familles de composants sont envisagées. Le fonctionnement du convertisseur complet (utilisant une centaine de composants) est analysé à 185°C. Nous nous intéressons plus particulièrement au comportement de l'interrupteur bidirectionnel. En effet , c'est le seul sous-ensemble capable de conduire à un dysfonctionnement du convertisseur, si ses composants n'ont pas fait l'objet d'un choix particulier. Cette partie précise le fait que les interactions entre plusieurs composants, au comportement à priori satisfaisant en haute température, peuvent conduire à une dégradation du système complet. En dernier lieu , nous abordons l'analyse du vieillissement de composants ayant fonctionné, 400 heures à 185°C, au sein du convertisseur. Ensuite, nous présentons le fonctionnement du convertisseur complet, durant 400 heures à 185°C puis lOO heures à 200°C
This complete study covers the analysis from 20°C to l85°C of the realisation bases and behaviour of a low power AC/DC converter. After the choice of he power supply structure, we propose rules, remarks and cautions for such type of converter for low and high temperature electronic as well. The study shows the evolution of t he convert er components and elements versus temperature. The devices are tested alone and inside their environment. In particular, we analyse the bidirectional switch behaviour versus temperature because it can induce problems if we don't apply specific rules of choice about its components. We study the 185°C running of the complete converter (using hundred components ) and we show that it is possible to use a low power converter during 400 hours at l85°C then 100 hours at 200°C

Le développement de dispositif de puissance haute température est un véritable challenge pour la recherche fondamentale et industrielle. La chaleur, provenant de l'échauffement des composants ou des conditions environnementales, représente l'une des contraintes majeures auquel est confronté un module de puissance. Le sujet de l’étude menée dans le cadre de cette thèse, financée par la société HCM (Groupe SERMA) vise à élaborer un module de puissance complet et fiable à haute température. La première partie de l’étude concerne la réalisation d’attaches de puces par différentes techniques : brasage eutectique, frittage de nanopoudre d’argent et le brasage en phase liquide transitoire. Le report de puce a mis en évidence les différents problèmes engendrés par l’utilisation d’une métallisation standard du substrat céramique pour une application haute température. Suite à ce constat, des solutions alternatives au niveau de la métallisation du substrat céramique ont été proposées. Afin d’obtenir la meilleure solution d’assemblage à envisager pour un fonctionnement à 300°C, l’élaboration d’un plan d’expériences Fisher-Taguchi a permis de hiérarchiser l’influence de chaque niveau d’intégration sur la tenue mécanique du joint. Les résultats ont permis de proposer une solution qui répond aux exigences. Dans la deuxième partie, le comportement mécanique des joints sous différents niveaux de contraintes thermiques a été étudié. Des essais de fluage ont également été réalisés sur les brasures eutectiques afin de modéliser la réponse du module aux sollicitations thermomécaniques. Les paramètres caractéristiques au fluage ont été déterminés expérimentalement. La troisième partie présen
The development of power electronic devices operating under high temperature environments is a great challenge for microelectronic industry. The objective of this thesis, supported by the HCM society (SERMA Group) is to propose a complete assemblage able to operate under high temperature. The first part of this study presents the different die attach techniques: eutectic solder alloys, sintered nanosilver and the TLPB method. The implementation for techniques was optimized via the variation of various experimental parameters by using a Fisher-Taguchi method. The as-proposed protocol corresponds to values of maximal shear stress. Moreover, an alternative solution to the substrate metallization was proposed to suppress any diffusion between the different elements deposited on the ceramic substrate.In the second part the mechanical behavior of joints under various levels of thermal and mechanical stress was studied. Creep experiments were carried out on the eutectic solders to describe the thermo-mechanical behavior of the complete module. The parameters characteristic of creep were experimentally determined. Finally, in the last part of this study the growth of Ti3SiC2 MAX phases were studied onto α-SiC substrates differently oriented by thermal annealing of TiAl layers deposited by magnetron sputtering. The Ti3SiC2 phase of low contact resistivity is proposed as new ohmic contact materials in dual n and p-type SiC-based devices. A step flow mechanism was proposed to explain that Ti3SiC2 grow, preferentially along the SiC basal planes, from a heterogeneous surface nucleation

La connaissance du comportement électrique à température de boîtier de l'ordre de 200°C des composants de puissance à semi-conducteur est d'une grande importance pour les applications électroniques de l'automobile du futur. Dans ce contexte, notre travail s'est intéressé à deux aspects : une étude de fonctionnalité à haute température de trois types de transistors de puissance (Darlington, MOSFET et IGBT) intéressants pour l'automobile (en particulier pour les applications d'injection et d'allumage transistorisés) et une contribution à l'étude de la fiabilité de la fonction "allumage" à haute température. Les températures moyennes de jonction concernées par cette étude sont comprises entre 30°C et 220°c. L'étude de fonctionnalité a permis de quantifier l'effet d'une élévation de la température de jonction jusqu'à 220°C sur les performances électriques de différents types de composants, Darlington, MOSFETs et IGBTs, du commerce. Bien que souvent fortement modifiées du fait de la dépendance des paramètres physiques du silicium vis-à-vis de la température, les caractéristiques électriques des transistors de puissance étudiés attestent de leur fonctionnalité à 220°C. Si les trois technologies considérées ·sont équivalentes devant l'augmentation très forte de leur courant de fuite à l'état bloqué, leurs comportements à l'état passant peuvent être différents sous faible tension de déchet et pour des courants inférieurs ou égaux au courant nominal constructeur. La mesure des dérives des principales caractéristiques électriques des transistors de puissance étudiés suite aux essais de stockage, cycle et choc thermiques sévérisés en température, n'a pas permis de montrer d'incompatibilité systématique entre bonne fonctionnalité et présence d'une température ambiante de 200°C. Enfin, l'étude du comportement de Darlington, MOSFET et IGBT de puissance, en fonctionnement dans un circuit d'allumage électronique, à température de jonction moyenne de 220°C, a permis de mettre en évidence, pour chacune des trois technologies, une caractéristique pouvant être critique pour la fiabilité de la fonction "allumage" à haute température
The knowledge of power semiconductor device electrical behaviour at about 200°C case temperature represents a great interest for future automotive electrical application. In this thesis, our work deals with two aspects : a study of functionality at high temperature for three types of power transistors (Darlington, MOSFET and IGBT) used by automobile (in particular for the application of transistorized injection and ignition) and a study of reliability for the "ignition" fonction at high temperature. The average junction temperature concerned by this study ranges from 30°C to 220°C. The study of functionality gives the electrical performance depending on junction temperature up to 220°C for different types of devices, Darlington, MOSFET and IGBTs, commercially available. The characteristics are affected by great changes in physical parameters of silicon with the increase in junction temperature. At off-state, the obvious increase in leakage current with ternperature is the same for the three devices. At on-state, their electrical behaviours are different for small votage bias and for current not greater than the nominal current. The measurement of drifts of electrical characteristics due to storage at high temperature, thermal cycle and thermal shock, can not demonstrate the systematic incompatibility between good functionalicy and presence of a 200°C ambient temperature. Finally, the study of the behaviour of Darlington, MOSFET and IGBT power devices, working in the ignition circuit, at 220°C of average junction temperature, has shown for each three technologies, that a characteristic may be critical for the reliability of the "ignition" function at high temperature

Ce travail porte sur l'etude de la microstructure et des proprietes electriques de thermistances ctp composees de batio#3 dope avec y#2o#3. Nous avons clarifie l'influence de parametres tels que la formulation initiale et le cycle de frittage sur le grossissement granulaire exagere constate au-dessous de la temperature d'apparition de la phase liquide (1312c). Nous avons plus particulierement mis en evidence l'influence du carbonate de baryum residuel dans les echantillons lors de l'etape de germination des gros grains. La caracterisation electrique d'echatillons frittes avec une phase liquide, a 1350c, a ete faite par spectroscopie d'impedance. Elle a permis de determiner les contributions, a la resistance totale, du volume des grains, des joints de grains et des electrodes, en fonction du taux de dopant. La concentration electronique a ete calculee a partir de la conductivite volumique et a partir de mesures capacite-tension sur des barrieres de schottky constituees d'un depot sous vide d'argent sur batio#3 semiconducteur

Le domaine des composantes de puissance haute température concerne à la fois les applications devant fonctionner en milieu à température ambiante élevée, et les applications en ambiance normale pour les quelles une augmentation de la puissance massique et volumineuse des équipements souhaitée. Dans ce contexte, nous nous sommes plus particulièrement attaché à l'étude du comportement électrique du transistor bipolaire de puissance dans la gamme de températures allant de 30°C à 260°C. Ont été successivement étudiées et analysées d'un point de vue physique les évolutions en température des principales caractéristiques à l'état bloqué, ainsi que les caractéristiques de communication sur charge résistive et induite. Une évaluation de la dissipation de puissance en fonction de la température de jonction du composant a été effectuée pour les différentes phases de son fonctionnement. Ayant écarté tout problème relatif au vieillissement et à la fiabilité, cette étude a montré que la fonctionnalité globale du transistor bipolaire de puissance est maintenue dans tout l'intervalle de température, malgré une diminution sensible de ces performances. L’augmentation des pertes de puissance lorsque la température croît entraîne une limitation de l'intérêt d'un fonctionnement à température de jonction élevée. Le silicium, semiconducteur exclusif de l'électronique de puissance moderne, est directement mis en cause, victime des dépendances en température de sa concentration intrinsèque de porteurs et de la mobilité des électrons et des trous. De l'analyse théorique du comportement à haute température du transistor bipolaire de puissance, et de la connaissance des propriétés physiques du carbure de silicium, sont déduits, pour finir, les bénéfices à attendre d'une substitution du silicium par de nouveau semiconducteur
The high temperature power device field concerns both the high ambient temperature applications an the systems opera ting at usual ambient temperature for which an increase in the power-to-weigh ratio is needed. In this frame, we particularly examined the electrical behaviour of the bipolar power transistor in the [30°C, 260°C] temperature range. We studied and analysed from a physical point view the on- and off-state characteristics, as also the switching characteristics under resistive and inductive load. An evaluation of the device dissipation versus junction temperature was made for each Phase of its switching operation Having left away all ageing and reliability problems, this study showed that the bipolar power transistor functionality is maintained in all the temperature range, though a perceptible performance diminution. The increase in power dissipation when the temperature is augmented leads to a limitation of the advantage of a high temperature operation of the component. Silicon, which is the sole semiconductor used for existing power devices, is personally involved especially because of its intrinsic carrier concentration and carrier mobility dependences on temperature. The analysis of the high temperature bipolar power transistor electrical characteristics, and the knowledge of the silicon carbide physical properties let us deduce the theoretical advantages of such a new semiconductor with regard to improvement of the bipolar power transistor performance at high temperature

Dans le domaine de l'électronique de puissance, les dispositifs en carbure de silicium (SiC) sont bien adaptés pour fonctionner dans des environnements à haute température, haute puissance, haute tension et haute radiation. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur à large bande d'énergie interdite. Ce matériau possède des caractéristiques en température et une tenue aux champs électriques bien supérieure à celles de silicium. Ces caractéristiques permettent des améliorations significatives dans une grande variété d'applications et de systèmes. Parmi les interrupteurs existants, le JFET en SiC est l'interrupteur le plus avancé dans son développement technologique, et il est au stade de la pré-commercialisation. Le travail réalisé au cours de cette thèse consiste à caractériser électriquement des JFET- SiC de SiCED en fonction de la température (25°C-300°C). Des mesures ont été réalisé en statique (courant-tension), en dynamique (capacité-tension) et en commutation sur charge R-L (résistive-inductives) et dans un bras d'onduleur. Un modèle multi-physique du transistor VJFET de SiCED à un canal latéral a été présenté. Le modèle a été développé en langage MAST et validé aussi bien en mode de fonctionnement statique que dynamique en utilisant le simulateur SABER. Ce modèle inclut une représentation asymétrique du canal latéral et les capacités de jonction de la structure. La validation du modèle montre une bonne concordance entre les mesures et la simulation.

Le principal défi auquel sont confrontés aujourd'hui les équipementiers aéronautiques est d'augmenter l'utilisation des systèmes électriques à bord de l'avion. De nos jours, le remplacement des systèmes hydrauliques par des actionneurs électriques conduit à placer les systèmes électriques dans un environnement hostile, par exemple dans la nacelle du moteur. L'équipement est soumis à des contraintes sévères telles que des températures élevées et basses, un cycle thermique étendu, une humidité élevée et une basse pression. En conséquence, des efforts doivent être faits pour réduire le poids et le volume du convertisseur de puissance sans perdre ses performances. Pour atteindre cet objectif, la conception de modules de puissance doit permettre un haut niveau d'intégration, d'efficacité et de fiabilité. On s’intéresse en particulier aux dommages causés par la fatigue qui ont une influence significative sur les performances électriques de ces modules. Les tests de performance liés à la fatigue restent des efforts coûteux pour l'équipement aéronautique. Un nombre fini de tests destructifs, par vieillissement accéléré, peut être effectué pour un nombre assez faible de configurations. Le but de ces tests est d'étudier les modes de défaillance apparaissant lors du vieillissement accéléré. Par conséquent, des simulations numériques ont été envisagées, facilement évolutives et utilisables pour un grand nombre de configurations, mais nécessitant des données d'essais expérimentaux. Dans ce manuscrit, quelques modes de défaillances sont étudiés. On propose une méthode numérique intégrant les contraintes principales dans les équipements, à savoir la simulation électrique, thermique et mécanique. Ces trois problèmes physiques ont des temps caractéristiques différents et sont fortement couplés avec un comportement non trivial. Pour optimiser l'utilisation des ressources et avoir une représentation pertinente du problème, un procédé couplé électrique 1D / thermique 3D / mécanique 3D a été implémenté sur un bus de cosimulation. Différents pas de temps, différents niveaux d'abstraction et différentes compétences sont utilisés pour fournir un modèle multiphysique de modules de puissance
Today’s main challenge for aeronautical equipment manufacturers is to respond to the more electrical aircraft regulations. Moreover, there are many applications in aircraft area where high temperature technologies are needed. Nowadays, the replacement of hydraulic systems for electric ones leads to place the power inverters in a harsh environment, for example in the engine nacelle. The equipment is under high constraints such as high and low temperatures, wide temperature cycling, high humidity and low pressure. Combined to these environmental constraints, the new aircraft system is submitted to weight and operating cost reduction. As a consequence, efforts shall be done to reduce weight and volume of the power converter without losing its performance. To reach such a goal, the design of the converter must enable a high level of integration, efficiency and reliability. In particular, fatigue damage has a significant influence on such modules electrical power performance. And fatigue-related performance testing remains a costly endeavor for aeronautical equipment. A finite number of destructive tests can be carried out in specific facilities for a fairly low number of configurations. The purpose of these destructive tests is to investigate the failure modes appearing regarding this accelerated ageing. Therefore numerical simulations have been envisaged since non-destructive, easily evolving and usable for a high number of configurations, though needing data from experimental assays. In this study, we propose a method dealing with the main constraints for such equipment, i.e. electrical, thermal and mechanical simulation. Those three physical problems have different characteristic time and are strongly coupled with a non-trivial behavior. To optimize the resources usage and have a relevant representation of the problem, a 1D electrical / 3D thermal / 3D mechanical coupled method has been implemented over a co-simulation bus. Different time steps, different abstraction levels and different skills are used to provide predictions of the multiphysical fatigue behavior of power modules

L’accroissement des besoins en énergie électrique pour les systèmes embarqués et leur augmentation de puissance nécessitent de concevoir des systèmes d’électronique de puissance toujours plus performants. Une solution d’avenir concerne la mise en œuvre de composants à base de diamant qui permettent l’augmentation conséquente des tensions et courants mis en jeux, mais aussi de la température maximale de jonction admissible. Le cadre de ces travaux est celui du projet de recherche Diamonix 2, qui concerne l’étude et l’élaboration d’un composant diamant fonctionnant à haute température. L’objectif du travail doctoral présenté ici est l’étude du packaging haute température de ce type de composant diamant. Plusieurs choix de matériaux et de techniques aptes à l’élaboration d’un assemblage de puce diamant sur un substrat métallisé ont été effectués. La caractérisation microstructurale et mécanique de trois types de jonctions ont été réalisées (refusion d’un alliage AuGe, frittage de nano pâtes d’argent et diffusion en phase solide d’indium dans des couches d’argent). Des essais mécaniques de cisaillement de divers assemblages ont permis d’évaluer le comportement thermomécanique des jonctions et des interfaces. Les essais de cisaillement ont servi à l’identification inverse des paramètres interfaciaux d’un modèle de zones cohésives, pour différents types d’interfaces. Des modèles éléments finis d’assemblage, incluant le comportement viscoplastique des jonctions et des lois d’endommagent des interfaces, ont servi à simuler le comportement thermomécanique du packaging d’un composant diamant.

Les potentialités du carbure de silicium en tant que matériau semi-conducteur en vue d'obtenir un composant de puissance sont ici étudiées, pour des applications de puissance dans la gamme (1500 v-1 a). Les paramètres du matériau connus a ce jour permettent la conception assistée par ordinateur de composants en SiC pour mieux cerner la triple adéquation matériau/composant/technologie. Les caractéristiques électriques de trois types de transistors (bipolaire, MOSFET et JFET) sont étudiées a l'aide de simulations électriques bidimensionnelles (logiciel PISCES). Une protection périphérique des composants de puissance est nécessaire pour se prémunir du claquage par avalanche du a la haute tension. Deux types de protection classiques de la filière silicium (anneaux de garde et structure mesa) sont étudiées avec les contraintes liées au SiC. Enfin, la gravure du SiC apparaît comme une étape technologique clef pour les composants de puissance, et nous présentons nos résultats expérimentaux de gravure par plasma dans un réacteur utilisant le principe de la résonance cyclotronique électronique distribuée
The potentialities of silicon carbide are studied as a semiconductor material in order to obtain a power device able to operate in the range (1500 V - 1A). The nowadays knowledge of the material properties allows to design SiC components with the help of computer aided design, in order to meet the trade-off material/device/technology. The electrical characteristics of three types of transistors (bipolar, MOSFET and JFET) are studied with bidimensional electrical simulations (PISCES software). A power device periphery termination is needed to prevent the avalanche breakdown under high voltage condition. Two classical terminations used in silicon device (field-rings and mesa structure) are studied regarding the SiC related constraints. Finally, the etching of SiC appears to be a crucial process step in power device manuf acturing. Experimental results are presented about plasma etching in a DECR (Distributed Electron Cyclotron Resonance) etching system