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Teses / dissertações sobre o tema "Puissance thermique"
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DUPUY, PHILIPPE. "Modeles thermiques et methodologie d'analyse thermique pour circuits integres de puissance de type smartpower". Toulouse, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAT0013.
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Une part importante du memoire porte sur l'elaboration d'outils specifiques pour l'analyse thermique en regime statique et transitoire des circuits integres de type smartpower et sur la methodologie d'emploi de ces outils. Ces derniers sont concus pour resoudre l'equation de la chaleur 3d dans des structures qui se presentent sous la forme d'empilements multicouches plans. Cette resolution se fait par recours a des transformations integrales et met a profit la theorie des ripoles pour traiter les conditions de continuite des temperatures et flux entre couches. Les outils informatiques realises sur ces bases sont rapides et performants pour le calcul des repartitions de temperature dans les circuits integres de puissance et permettent de ce fait de faire des etudes d'optimisation de comportement thermique pour ces derniers. Nous presentons aussi differentes methodes experimentales de mesure de la temperature de la puce, qui nous permettent de valider les outils et d'apprecier l'impact des effets non-lineaires et les effets tridimensionnels de la diffusion de la chaleur dans les composants de puissance. Les echauffements transitoires de forte amplitude et courte duree sont etudies pour l'interet particulier qu'ils presentent concernant la tenue en energie des transistors de puissance. A la lumiere de simulations faites a l'aide des outils developpes, nous proposons des solutions pour ameliorer la tenue en energie des circuits integres de type smartpower.
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Otuszewski, Fabrice. "Modélisation thermique des transformateurs de puissance de type cuirassé". Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10136.
Texto completo da fonteResumo:
Les travaux de cette étude concernent les transformateurs de puissance de type cuirassé. L'objectif est de caractériser thermiquement l'appareil afin d'optimiser son dimensionnement. Dans un premier temps, le comportement thermique du transformateur est analysé, en particulier les phénomènes de conduction et de convection, dans une géométrie qui est complexe en raison des contraintes e��lectromécaniques. Puis, un modèle analytique de calcul des températures moyennes et maximales des éléments caractéristiques de l'appareil est proposé. Les équations du modèle sont basées sur les lois de la thermique et de la mécanique des fluides. Les paramètres sont calculés par des méthodes analytiques, ou par le recours à l'analyse dimensionnelle, comme dans le cas du transfert thermique entre les galettes constituant les enroulements, et l'huile de refroidissement. Ensuite, une maquette expérimentale, mise au point dans le cadre de l'étude, est exploitée. Ceci conduit, en particulier, à l'amélioration de la précision du calcul de l'échange convectif entre les galettes et l'huile, et rend fiable le calcul d'un des principaux paramètres du modèle. La dernière étape utilise des méthodes de résolution numérique des équations de la thermique et de la mécanique des fluides, pour calculer les températures des points chauds des galettes, dans différentes configurations géométriques. Le paramétrage de la géométrie permet d'intégrer les résultats numériques au modèle analytique. L'ensemble des résultats analytiques, expérimentaux et numériques aboutissent à une caractérisation thermique précise du transformateur.
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Abakar, Mahamat Tahir. "Modélisation thermique des composants magnétiques utilisés en électronique de puissance". Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0049/these.pdf.
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L'objectif de notre travail concerne le développement de modèles thermiques capables d'estimer la température de fonctionnement des composants magnétiques utilisés en électronique de puissance à partir des pertes joule et fer. Ce travail s'inscrit dans une problématique plus générale de développement d'outils pour la simulation et la conception des convertisseurs en électronique de puissance. Après avoir préciser le cahier des charges du modèle recherché, l'état de l'art concernant la modélisation thermique de ces composants nous avons retenue la méthode nodale. Pour valider notre démarche, nous comparons résultats de simulation et résultats expérimentaux, il s'agit là d'un aspect essentiel de notre démarche. Pour atteindre cet objectif, un banc de caractérisation thermique a été développé. Nous montrons que l'approche retenue permet de modéliser avec une précision acceptable les comportements statique et dynamique des composants magnétiques tout en conservant une grande simplicité au modèleThe subject of our work concerns the thermal modelling of magnetic component used in power electronic. The model will have to satisfy the following constraints: - easy to build, easy to use - accurate model (+/-a fawn degrees). This work presents the development of a model in which the temperature of both magnetic material and windings ( copper and magnetic material ) is computed from the measure of losses ( copper losses and core }osses ). The model is composed of many elements which represent thermal exchanges in the component. The chosen method is the nodal method. To validate the model, sorne measurements h~ve been made. A thermal measure equipment has been developed. To validate our results, a comparison between simulated and measured temperatures has carried out, in order to validate our results
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Bakri, Reda. "Modélisation thermique des composants magnétiques planar pour l'électronique de puissance". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018ECLI0005.
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Les travaux présentés ont pour objet de développer des modèles thermiques adaptés aux composants magnétiques planar (CMP). Après avoir détaillé la problématique des pertes en hautes fréquences (cuivre et fer), source d’échauffement dans les CMP, un état de l’art des différentes approches utilisées pour la modélisation thermique des composants magnétiques est présenté. Ensuite, pour répondre aux besoins des concepteurs, deux types de modèles thermiques sont proposés. Le premier, de type analytique, basé sur résistance thermique équivalente, permet d’évaluer l’échauffement d’un composant lors de la phase de pré-dimensionnement. Ce modèle a la particularité de tenir compte de la température ambiante et des pertes pour assurer un meilleur dimensionnement des CMP selon les conditions de fonctionnement. Pour déterminer la distribution 3D de température au sein du composant et détecter d’éventuels points chauds, un second modèle de type réseau thermique nodal (RTN) a été développé. Ce modèle est généré automatiquement à partir de la description géométrique du composant. Il permet, de plus, d’étudier les régimes permanent et transitoire, tout en s’adaptant aux différents types de conditions aux limites. Ces deux modèles sont validés par simulations numériques et par des mesures sur des prototypes de transformateurs planar conçus en laboratoireThis research aims to provide suitable thermal models for planar magnetics components (PMC). First, high frequency losses (copper and core losses) issues are detailed, which are heat sources in PMC. Then, a state of the art of magnetic component thermal modeling is presented. To meet various needs of designers, two types of thermal models have been developed. A first analytical model, based on thermal resistance that enables to estimate temperature rise in the early design stage, is proposed. Its distinguishing feature is to take into account ambient temperature and loss values, in order to achieve an optimal design of PMC according to operating conditions. To compute 3D temperature distribution inside the component, and detect potential hotspots, a second model based on nodal thermal network (NTN) has been developped. It deals with permanent and transient cases, with different types of boundary conditions. The two models have been validated with numerical simulations and measurements on planar transformers laboratory prototypes
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Abakar, Mahamat Tahir Rousseau Jean-Jacques Ligot Dominique. "Modélisation thermique des composants magnétiques utilisés en électronique de puissance". Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=abakar.
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Le, Clec’h Julien. "Étude physique de diodes laser de puissance : contraintes, thermique, fiabilité". Nantes, 2012. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=e2407dbd-56c1-4d6f-bd64-d31f1ed15ddf.
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Les contraintes induites au sein des diodes laser à bas de GaAs, mono-modes, fortes puissances, de pompe émettant à 980 nm sont étudiées, afin d’en comprendre les origines, et de les maîtriser lors des étapes du procédé de fabrication des modules laser. Nous nous intéressons ici, aux contraintes induites lors de l’opération de brasure des diodes laser sur leur embase. En effet, il apparaît que la nature de l’embase, l’outil « pick-and-place », et les conditions ther- miques du cycle de brasure jouent un rôle déterminant dans l’obtention de composants performants, et fiables, au travers de la maîtrise des contraintes induites. Ainsi, nous montrons qu’il est possible de concevoir une embase bi-matériaux générant un faible niveau de contrainte dans la diode laser, tout en préservant les caractéristiques thermiques et élec- triques. Nous discutons aussi de la déformée, et donc des contraintes appliquées à la diode laser par l’outil « pick-and-place » en fonction de son état de surface, et montrons la relation entre profil de la diode et qualité de la brasure. Enfin, nous abordons aussi l’aspect paramètres de brasure à travers des suites ordonnées d’essais, mettant ainsi en évidence les conditions optimum à choisir en terme de temps et température de cycle de brasure, de force appliquée sur la diode laser, et de la structure métallique verticale de l’embaseEchanical stress in high-power single-mode pump GaAs-based laser diodes emitting at 980 nm has been studied. The goal is twofold: first of all an understanding of the origin of the stress generated in laser diodes is needed, to then be able to manage this induced stress when manufacturing laser modules. In this document, we focus on the stress generated when soldering a laser diode on its submount. In fact, it appears that the submount itself, the pick-and-place tool used, and the thermal conditions set for the brasing cycle play a crucial role in the manufacturing of high-performance and reliable devices, via the induced stress management. Thereby, we show in this document, that it is possible to design a bi-material submount, generating a low stress level in laser diodes, and preserving the thermal and electrical characteristics offered by efficient submounts. We also discuss the stress applied to the laser diode by the pick-and-place tool, with respect to its surface state, and we show the link between the laser diode profile and the solder joint integrity. Finally, we also address the topic of soldering parameters via successive series of tests, highlighting the optimal conditions to be set in terms of temperature and duration of brasing cycle, in terms of applied force on laser diodes, and in terms of metallic vertical structure of the submount
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Khelif, Messaoud. "Contribution à l'étude et la prédiction des défauts de vieillissement par fatigue thermique des composants électroniques de puissance". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0051.
Texto completo da fonteResumo:
Le travail presente consiste dans sa premiere partie en une analyse theorique et experimentale sur l'origine et les effets de la fatigue thermique appliques aux composants electroniques de puissance. Une deterioration graduelle du joint puce-boitier sous l'effet de contraintes de cisaillement induites en presence de gradients de temperature est ainsi etablie. La validation experimentale de ce resultat est menee a l'aide de deux bancs de fatigue thermique concus et realises a cet effet. Ces derniers permettent d'imposer aux composants testes (transistors bipolaires, mos et igbt) un processus accelere de fatigue thermique afin de reduire a un seuil acceptable le temps d'observation necessaire a l'evolution des differents phenomenes. Les mesures effectuees le long de ce processus montrent qu'une augmentation graduelle de l'impedance thermique zth du circuit puce-boitier dans des proportions allant jusqu'a 50% a lieu. Ce resultat est ensuite utilise pour l'elaboration d'une procedure de prediction du seuil de vieillissement atteint. Deux methodes basees sur l'identification detaillee des caracteristiques thermiques du circuit incrimine sont successivement adoptees. La premiere met en uvre un modele analytique de l'evolution temporelle de zth donnee par les mesures. Les parametres estimes dans ce cas, permettent une caracterisation physiquement significative des effets de vieillissement (derive des caracteristiques thermiques du circuit interne au boitier). Toutefois, la mesure de la temperature de jonction tj a travers un parametre thermosensible, necessaire a l'evaluation de zth, rend cette approche sensible aux conditions reelles de mesures. De ce fait, une deuxieme methode qui s'affranchit de la mesure de tj est presentee. Le modele considere dans ce cas, est la fonction de transfert du circuit thermique ayant la puissance dissipee dans la puce comme entree et la temperature du boitier comme sortie. Une simulation menee dans ce but sur des donnees reelles, a permis d'etablir la faisabilite de la prediction selon cette approche. En effet, plusieurs parametres de la fonction de transfert identifiee du circuit thermique incrimine ont montre une correlation etroite et exclusive avec l'evolution des caracteristiques du joint. Chacune des methodes de prediction ainsi presentees a ete validee par des essais reels. Ces derniers permettent de conclure que les deux approches ont des aptitudes reelles pour jouer le role d'outil de maintenance preventive dans le domaine des equipements incluant des composants electroniques de puissance
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Zhang, Zhongda. "Gestion thermique des composants d'électronique de puissance - Utilisation du diamant CVD". Phd thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00835346.
Texto completo da fonteResumo:
L'augmentation de la densité de puissance des convertisseurs déénergie électrique nécessite une gestion thermique toujours plus performante. La thermique devient même l'élément dimensionnant de ces convertisseurs et est au centre des préoccupations des concepteurs. Le diamant présente des propriétés physico-chimiques exceptionnelles particulièrement adaptées à la gestion thermique des composants semi-conducteurs de l'électronique de puissance. C'est en effet le meilleur matériau isolant et conducteur thermique connu à ce jour. La possibilité de réaliser du diamant polycristallin de manière reproductible par synthèse CVD ouvre aujourd'hui à ce matériau un grand champ d'applications industrielles. Nous avons étudié les potentialités d'applications au domaine particulier de l'électronique de puissance. Nous avons tout d'abord développé une plateforme de simulation COMSOL qui nous permette d'évaluer différentes structures pour optimiser le système de refroidissement des composants d'électronique de puissance. Nous avons alors étudié deux solutions, l'utilisation d'un substrat diamant épais pour reporter les composants ou le dépôt direct d'une fine couche de passivation sur les composants en fin de fabrication. Nous avons ainsi développé une structure à substrat diamant et micropoteaux en cuivre qui permet d'extraire jusqu'à 800 W/cm² sous le composant pour un échauffement de 120°C. Cette structure a été réalisée technologiquement pour valider toute la démarche de simulation et conception. Ce prototype propose des performances particulièrement intéressantes pour l'intégration des convertisseurs d'électronique de puissance à haute densité de puissance. Nous avons également étudié la passivation des composants avec du diamant CVD en lieu et place du SiO2. L'intérêt d'une telle passivation est démontré en simulation et les différentes étapes de la réalisation technologique sont étudiées. Cette dernière partie met en évidence des difficultés qu'il faudra lever si l'on souhaite utiliser le diamant comme couche de passivation.
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Feuillet, Vincent. "Développementd'outils d'analyse thermique pour la conception de composants électroniques de puissance". Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2072.
Texto completo da fonteResumo:
Ce travail concerne le développement d’outils d’analyse thermique pour la conception de composants électroniques de puissance. Ce genre d’outils s’avère incontournable pour faire face aux problèmes de dissipation et d’évacuation de la chaleur dans les composants actuels. Les assemblages étudiés sont constitués d’éléments de dimensions variables pouvant comporter un grand nombre de sources de chaleur. La méthode des Résistances Discrètes de Frontière (RDF) a permis la détermination des champs thermiques au sein de composants hétérogènes. Elle constitue une alternative aux méthodes aux Eléments Finis (EF). Elle a été validée par comparaison à un code aux EF. Elle a été utilisée pour l’étude thermique d’un composant à transistors hyperfréquences. Une méthode d’estimation de distributions de résistance thermique pour la détection de défauts et d’hétérogénéités entre deux éléments a été mise au point. Elle repose sur l’analyse du champ de température au sommet de l’assemblage acquis par thermographie infrarouge. L’algorithme du gradient conjugué a été appliqué et a permis d’identifier différentes distributions 2D de résistance thermique. Des améliorations ont été apportées à l’algorithme pour l’estimation d’une distribution de paramètres. Ce travail a conduit à l’élaboration d’un dispositif expérimental visant la caractérisation thermique de défauts et d’hétérogénéités d’assemblage. Une méthode de fabrication associant les procédés de photolithographie et de gravure chimique a permis la réalisation d’éléments chauffants destinés à l’excitation thermique de l’assemblage. Le dispositif a été utilisé pour la caractérisation de lames d’air au sein de liaisons adhésivesThis work deals with the development of several tools for the thermal design of power electronic components. This kind of tools are essential to face the heat dissipation problems in the current components. The systems under consideration are heterogeneous stacked structures of elements of various size with a high number of heat sources. An original calculation method has been developed to determine the temperature distribution in heterogeneous components. The Discrete Boundary Resistance (DBR) method constitutes an alternative to Finite-Element methods. It has been validated by comparing the results with those given by a Finite-Element code. It has been used for the thermal analysis of a Radio-Frequency component. An estimation method of thermal resistance distributions has also been developed. This method aims at detecting defects and heterogeneities at the interface of two elements. It consists in analysing the temperature distribution at the top of the structure with infrared thermography. The conjugate gradient algorithm has been used to estimate different types of thermal resistance distributions. The algorithm has been improved for the estimation of a parameter distribution. Moreover, this work lead to the set up of an experimental apparatus for the thermal characterisation of defects and heterogeneities. The photolithography and chemical etching processes have been applied to form heater elements for the thermal stimulation of the structure. Finally the experimental set-up has been used to characterize air gaps in adhesive bonds
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Ratolojanahary, Faniry Emilson. "Méthodologie de caractérisation thermique de supports en substrats pour l'électronique de puissance". Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0020.
Texto completo da fonteResumo:
L'evolution de l'electronique de puissance vers l'accroissement des frequences de fonctionnement et une plus grande compacite des circuits pose des problemes de conception thermique delicats a resoudre, meme si l'on dispose de moyens de calcul et de simulation evolues. Pour le cas frequent ou le refroidissement des elements chauffants s'effectue par conduction vers un fluide caloporteur a travers un empilement choisi de materiaux (technologies hybrides de puissance par exemple), l'auteur propose une methode d'analyse dont le formalisme s'apparente a celui de la theorie des quadripoles, permettant la caracterisation thermique des elements d'assemblage, l'enonce de leurs lois d'association, et l'evaluation des performances thermiques des ensembles avec des moyens de calcul reduits. La theorie qui est developpee indique aussi les moyens de mesurer les parametres thermiques de materiaux, supports substrats, refroidisseurs. . . , tels que les necessite le calcul des temperatures. On presente ainsi un banc de mesures et de caracterisation thermique, plus particulierement adapte au contexte des hybrides de puissance
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Maranzana, Gaël. "Modélisation thermique des composants électroniques de puissance par la méthode des quadripôles". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2003_MARANZANA_G.pdf.
Texto completo da fonteResumo:
Le contrôle thermique est un point clef de la conception des équipements électroniques. En effet les caractéristiques de fonctionnement des composants et la fiabilité des systemes dépendent fortement de la température. Nous avons développé un outil de modélisation des transferts de chaleur dans les composants électroniques de puissance qui permet d'optimiser leur structure d'un point de vue thermique. Ses performances en terme de temps de calcul permettent cette optimisation sans avoir recours à des modèles réduits. La méthode ne nécessite pas de maillage de la structure et son caractère analytique en fait une méthode adaptée à la caractérisation expérimentale des composants. Le premier chapitre est consacré à la mise en place des outils de modélisation thermique de structures à géométrie multibloc, c'est-à-dire de structures composées d'empilements pyramidaux de blocs parallélépipédiques, géométries caractéristiques des composants électroniques de puissance. Le deuxième chapitre est centré sur la validation et l'estimation des performances de la méthode. La simulation thermique d'un module IGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor) est réalisée. Une procédure de conception optimale d'un diffuseur est proposée. La faisabilité de la prise en compte par la méthode des quadripôles thermiques du couplage entre un canal fluide et ses parois solides, ou de la modélisation d'un radiateur à ailettes, est également démontrée. Le troisième et dernier chapitre est consacré à la mise au point d'outils de caractérisation d'empilements, de métrologie de température sur les IGBTs et de fluxmètrie par conduction inverse. Une procédure de mesure de température sur la surface d'un composant est également mise au point. La mesure est réàlisée par thermographie infrarouge, phosphorescence induite U. V. Et par l'intermédiaire d'un paramètre thermosensible afin de procéder à la cartographie des emissivités. La perspective d'utiliser un composant électronique comme fluxmètre est également envisagée.
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BESTAOUI, ZAKIA. "Modelisation electrique et thermique de la diode et du transistor mos de puissance. Identification des parametres electriques et thermiques". Nantes, 2000. http://www.theses.fr/2000NANT2019.
Texto completo da fonteResumo:
Nous presentons des modeles electriques, simples, capables de predire les comportements statique et transitoire des composants. Le modele de la diode prend en compte notamment les charges stockees au blocage. Le modele du mos tient compte la generation de courant lors de l'amorcage, la resistance a l'etat passant, les capacites inter-electrodes et le seuil de conduction. Nous avons presente ensuite une nouvelle approche originale de type automatique, pour la simulation des convertisseurs de puissance. Le logiciel matlab/simulink a servi de support a cette etude. Des methodes propres a l'automatique pour la determination des matrices d'etat ont ete utilisees pour la determination de modeles de diode et de transistor mosfet de puissance sous forme de modeles internes d'etat. Les resultats simules ont ete valides par des resultats experimentaux. Les techniques de l'automatique ont ete mises en uvre pour l'identification des parametres internes des modeles de diode et de mos, a partir de l'analyse experimentale des signaux d'excitation et de reponse et de la representation d'etat. La qualite de l'estimation depend de la nature du signal d'excitation, de la periode et de la duree d'echantillonnage. Enfin, nous avons etudie le transfert thermique dans le mosfet. L'etude du transfert thermique dans la diode est un cas particulier de celui du mosfet. Un modele de diffusion de chaleur a ete mis au point pour l'etude de l'evolution de la temperature au cours du temps consecutivement a n'importe quelle sollicitation electrique. Il tient compte des conditions de refroidissement et d'implantation du composant. Nous avons aussi presente le dispositif experimental et la procedure utilisee pour identifier certains parametres thermiques en regimes permanent et transitoire et pour etudier leur sensibilite sur les transferts thermique.
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Vergne, Bruno. "Mise en forme de composites nanotubes de carbone/alumine et modélisation de leur conductivité thermique". Limoges, 2007. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a8757fd1-fa58-4fb7-aa6b-b7e8f1f46286/blobholder:0/2007LIMO4032.pdf.
Texto completo da fonteResumo:
En conjuguant l'importante conductivité thermique longitudinale des NanoTubes de Carbone (NTC) et leur très grand facteur de forme, nous avons travaillé à la réalisation de composites alumine/NTCs à haute conductivité thermique, pour un faible taux de NTC. De tels composites pourraient alors être utilisés dans la fabrication de drains thermiques pour l'électronique de puissance, qui seraient alors directement ajouter au substrat céramique en alumine. Le seuil de percolation atteint pour une faible fraction volumique de NTC, devrait en effet permettre à ces composites de conserver un coefficient d'expansion thermique proche de celui de l'alumine, afin de ne pas dégrader le contact entre le drain thermique et le substrat en alumine. Des recherches sur les formulations de suspensions alumine/NTC ont été menées et ont conduit, après mise en forme et frittage, à des composites à peu près homogènes. En comparaison avec de l'alumine corindon pure, nous avons mesuré une amélioration nette de la conductivité électrique de ces composites en fonction de la fraction volumique de NTC introduite. Toutefois, la conductivité thermique mesurée des composites NTC/alumine décroît quant à elle, lorsque la fraction volumique en NTC augmente. L'élaboration d'un modèle numérique basé sur un modèle analytique simple, a permis de prédire quantitativement cette chute de conductivité thermique, en prenant en compte les résistances thermiques de contact présentes aux interfaces NTC/NTC et NTC/alumineDue to the very high thermal conductivity and aspect ratio of Carbon NanoTubes (CNT), their introduction in alumina matrices, even in low amounts, is expected to improve the thermal conductivity of the resulting composites. Such composites could then be used to manufacture thermal sinks for high power electronic circuits, provided that the coefficient of thermal expansion keeps a value close to that of alumina in order to get an intimate contact between the substrate and its sink. Researches on the formulation of alumina/CNT suspensions were carried out and led, after shaping and sintering, to quite homogeneous composites. In comparison with pure alumina, although a great improvement of the electrical conductivity of composites was recorded as early as a few vol. % of CNT were added, an opposite trend was observed for the thermal conductivity. We showed that the decrease of the thermal conductivity can not be caused only by the lowering of the relative density of the material. The refinement of simple computing model, taking into account the thermal resistances at the CNT/matrix and CNT/CNT interfaces, allowed to predict almost quantitatively this thermal conductivity loss
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Yu, Chenjiang. "Technologies de fabrication pour les convertisseurs de puissance intégrés". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS485/document.
Texto completo da fonteResumo:
Les convertisseurs électroniques de puissance sont aujourd’hui très largement utilisés dans tous les domaines de la conversion d’énergie. Ils sont des outils désormais incontournables de tout processus de gestion des transferts de l’énergie électriques depuis les puissances les plus faibles (quelques mW) jusqu’à plusieurs dizaines voire centaines de MW. Le domaine de l’électronique de puissance subit actuellement une double mutation liée aux possibilités offertes par les technologies d’intégration d’une part et l’arrivée de nouveaux composants à semi-conducteur de puissance de type grand-Gap d’autre part.Dans cette thèse supportée par l’ANR, nous avons étudié et évalué les potentialités associées à l’intégration de composants de puissance traditionnels (Silicium) et à base de matériaux grands Gap (GaN). Nous avons, pour cela, développé des procédés de fabrication destinés à l’intégration de composants GaN à structure latérale et de composants Silicium à structure verticale. Le contexte applicatif de cette thèse est celui de l’accroissement du niveau d’électrification dans les avions de nouvelle génération.Pour les composants grand Gap de type GaN à structure latérale (basse tension), nous avons proposé un nouveau procédé de report sur substrat céramique (DBC) et nous avons démontré que cette solution permettait d’améliorer considérablement la gestion thermique de ces composants. Sur la base de ces structures, nous avons également présenté et évalué des méthodes de modélisation permettant la conception de ces dispositifs. Cette modélisation, utilisant des méthodes numériques de type éléments finis ou des méthodes analytiques, traite de deux aspects de la conception : la prédétermination du comportement thermique et la prédétermination du comportement électrique et CEM (en ce qui concerne les aspects conduits)Pour les composants à structures verticales (haute tension), nous avons démontré la faisabilité technologique d’une solution alternative aux packagings traditionnels (assemblage sur DBC et connexion par fils de Bonding). Le process proposé permet, par enterrement des puces dans le PCB, de réaliser une interconnexion 3D permettant de réduire les inductances parasites de boucle très largement dues aux inductances parasites des fils de Bonding. Ceci a pu être démontré sur un prototype de convertisseur complet. Ce procédé d’enterrement des puces s’avère donc particulièrement adapté dans le cas de composants à commutation très rapidePower Electronic converters are now widely used in all areas of energy conversion. They are tools that cannot be ignored in any process of managing electrical energy transfers from the lowest powers levels (a few mW) to several tens or even hundreds of MW. Power electronics technologies are currently undergoing a double mutation linked to the possibilities offered by integration technologies on the one hand and the arrival of new Wide-Band-Gap power semiconductor components on the other hand.In this thesis supported by the French ANR, we studied and evaluated the potentialities associated with the integration of traditional power components (Silicon) as well as those based on Wide-Band-Gap materials (GaN). We have developed new technological processes for the integration of GaN components with a lateral structure and silicon components with a vertical structure. The application context of this thesis is linked to the problematic of increasing the level of electrification in new generation of aircrafts.For Wide-Band Gap GaN type power devices with a lateral structure (low voltage), we proposed a new method of device-attachment to a metalized ceramic substrate (DBC) and we demonstrated that this solution made it possible to considerably improve the thermal management of these components. On the basis of these structures, we also presented and evaluated modeling methods allowing the design of the whole packaging. This modeling, using numerical tools based on finite element method or analytical equations, deals with two aspects of the design: the predetermination of the thermal behavior and the predetermination of the electrical and electromagnetic behavior (with regard to the conducted aspects)For components with vertical structures (high voltage), we have demonstrated the technological feasibility of an alternative solution to traditional packaging (assembly on a DBC substrate and electrical connection by wire bonding process). The proposed process allows, by embedding the power dies in the PCB, to carry out a 3D interconnection making it possible to reduce the parasitic loop inductances mainly linked to the parasitic inductances of the bondwires. This has been demonstrated on a converter prototype. Embedding power devices is thus particularly suitable in the case of components with very fast switching capabilities
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Lachiver, Eric. "Nouvelle approche pour l'analyse thermique des composants de puissance discrets, hybrides ou integres". Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30132.
Texto completo da fonteResumo:
L'auteur propose une nouvelle approche pour l'analyse thermique de structures complexes multicouches auxquelles se rapportent composants et modules de puissance. Les solutions obtenues sont tres facilement exploitables dans une optique de c. A. O. Avec des moyens informatiques "legers". La methode permet de quantifier facilement l'etalement du flux de chaleur en un point. La simulation du comportement thermique d'un circuit hybride et sa comparaison avec des releves experimentaux illustrent les possibilites de cette nouvelle approche. L'auteur donne egalement quelques exemples d'application montrant: 1) l'importance de l'ordre des couches dans une structure stratifiee; 2) la possibilite de trouver une epaisseur optimum pour des substrats refroidis par convection
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Schaub, Emmanuel. "Étude par thermoréflectivité du comportement thermique de diodes laser de puissance pour télécommunication". Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10654.
Texto completo da fonteResumo:
Pour l'etude du comportement thermique de composants microelectroniques, nous avons developpe un thermometre optique tres haute resolution, base sur le principe de la thermoreflectivite. Sa resolution spatiale est de 0. 4 micrometres. Grace a la mise en uvre d'un photodetecteur differentiel faible bruit, des elevations de temperature aussi faibles qu'une fraction de mk peuvent etre detectees. Nous proposons deux procedures originales d'etalonnage. La premiere est une methode directe qui met en uvre un chauffage externe par module peltier et un asservissement de focalisation. La seconde est une methode analytique reposant sur l'analyse de la reponse indicielle du signal reflectometrique. L'application a l'etude du comportement thermique de diodes laser a permis la mise en evidence de l'effet benefique, pour la dissipation de la chaleur, de la couche d'or deposee sur la face superieure des diodes. Une methode simple et fiable, reposant sur des mesures thermiques, a ete proposee pour la determination de rendement optique de diodes laser. Nous avons mis en evidence le phonomene d'absorption surfacique, responsable de la degradation des diodes laser. Une etude quantitative, faisant appel a un modele thermique analytique, a ete mene. Elle a conduit a la determination du taux d'absorption surfacique, qui s'est avere etre un remarquable critere de fiabilite pour les diodes laser. Ainsi, la comparaison entre diodes de differentes technologies a permis de determiner celles qui sont les plus fiables, en parfait accord avec les mesures de temps de vie realises par le constructeur. Le taux d'absorption surfacique est un critere precis, puisqu'il a permis, pour une technologie donnee, de discriminer les diodes entre elles, selon le vieillissement qu'elles ont subies.
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Lachiver, Eric. "Nouvelle approche pour l'analyse thermique des composants de puissance discrets hybrides ou intégrés". Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375988575.
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Farjah, Ebrahim. "Contribution aux caractérisations électrique et thermique des transistors de puissance à grille isolée". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0103.
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L'IGBT est bien adapté aux applications de moyenne puissance. La tendance actuelle est l'amélioration de ses possibilités tant au niveau de la tension et du courant admissibles qu'au niveau de la fréquence de fonctionnement. Ce transistor dans un avenir très proche devrait remplacer bon nombre de composants. Une meilleure connaissance de I'IGBT passe par une caractérisation électrique et thermique précise, afin d'améliorer la conception des convertisseurs modernes de l'Electronique de Puissance. Dans ce travail, nous avons effectué une étude détaillée des différentes méthodes de caractérisation des composants semi-conducteurs et plus particulièrement de I'IGBT. Pour arriver à ce but, nous avons développé et/ou utilisé des programmes de calcul et des logiciels ayant trait aux domaines électrique et thermique. Dans certains cas, un modèle comportemental, où le composant est considéré comme une boite noire est étudié par ses entrées et sorties, est suffisant. Finalement, nous avons étudié plusieurs manières de prendre en compte ce phénomène dans des outils de simulation
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Rouaud, Cédric. "Gestion thermique du véhicule hybride et étude du refroidissement de l'électronique de puissance". Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2252.
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La diminution de la consommation et des émissions polluantes des moteurs thermiques justifie le développement des chaînes de traction hybride comportant un moteur électrique et des composants électroniques engendrant de nouvelles contraintes thermiques au sein du compartiment moteur. C'est pourquoi dans la première partie du mémoire, nous présentons les résultats d'essais d'un nouveau circuit de refroidissement commun à l'ensemble des organes de la chaîne de traction. Afin de développer de nouvelles lois de gestion énergétique entre les organes, la méthode nodale a été retenue pour tenir compte du comportement thermique des moteurs thermique et électrique, de l'électronique et du circuit de refroidissement. La deuxième partie présente une étude des performances thermohydrauliques de différentes méthodes de refroidissement de l'électronique ayant conduit au choix du refroidissement par jets multiples. Des essais ont permis une caractérisation fine de cette technique et une configuration optimale a été déterminée. La dernière partie synthétise les résultats de la modélisation thermique du véhicule en faisant appel à une nouvelle méthodologie de réduction de modèle appliquée au cas de l'électronique. Cette technique permet de diminuer le temps de calcul de la simulation thermique mais pourra, à terme, permettre un contrôle en temps réel des composants intégrés sur le véhicule hybrideFor decreasing the engine's consumption and pollutant emissions, automobile makers are developing hybrid electric vehicles incorporating an electric motor and power electronics leading to new under-hood thermal constraints. This is why we first present the tests results of a new common cooling circuit for all the vehicle components. With the aim of developing new energy management strategies between the components, we have chosen the nodal method to simulate the thermal behaviour of the engine, the electric motor, the power electronics and the cooling circuit. The second part of this thesis deals with a thermal-hydraulic analysis of several power electronics cooling methods, which has led us to choose the multiple jet impingement cooling. Several tests have been made for characterising the performances of this technique and enabled us to establish an optimal configuration. The last part shows the thermal simulation results run with the help of an innovative reduction method of thermal models applied to the power electronics. This technique allowed us to have a low cost of time simulation and will permit, in the future, the real-time control of the hybrid electric vehicle components
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Ousten, Jean-Pierre. "Etude du comportement au vieillissement des interfaces thermiques pour modules électroniques de puissance dédiés à des applications transports". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910948.
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Dans le cadre des applications transports, et plus particulièrement de "l'avion plus électrique", avec une demande toujours plus présente de réduction d'encombrement et de poids, la tendance est à l'intégration de plus en plus poussée des convertisseurs statiques. L'augmentation de leur densité de puissance et celle des contraintes thermiques, induites par l'environnement dans lequel ces structures sont localisées, deviennent de plus en plus critiques. La gestion thermique de ces dispositifs est assurée par des systèmes de refroidissement sur lesquels sont montés les composants semi-conducteurs via un matériau d'interface thermique. Une gestion performante sera obtenue par la diminution de la résistance thermique globale entre les éléments dissipatifs et le milieu ambiant grâce en autre à l'amélioration du système de refroidissement et des propriétés thermiques des matériaux constituant le module. Or cette interface est un point délicat du transfert de chaleur car elle peut représenter plusieurs dizaines de pourcents de la résistance thermique globale. Elle nécessite donc une connaissance approfondie de son comportement aux sollicitations thermiques. Après un état de l'art sur les matériaux d'interfaces thermiques et les méthodes de caractérisation des propriétés thermophysiques des matériaux, nous proposons la mise en œuvre d'outils expérimentaux et mathématiques permettant de suivre l'éventuelle évolution de matériaux d'interfaces utilisés en électronique de puissance au cours d'un vieillissement par cyclage en température. Pour cela, deux méthodes sont présentées. La première repose sur la mesure de la résistance thermique des interfaces en régime stationnaire avec un transfert de chaleur monodimensionnel alors que la seconde, basée sur une caractérisation transitoire thermique d'un système, permet d'en identifier les constantes de temps et le réseau Résistance-Capacité du système testé. Des travaux de simulations numériques ont été menés sur les deux types de bancs expérimentaux, d'un côté pour pouvoir évaluer les pertes thermiques latérales du banc statiques, de l'autre côté pour montrer qu'il est bien possible de détecter une variation de la résistance thermique d'un matériau d'interface par l'analyse de l'impédance thermique.
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Patin, Yves. "Contribution à l'étude thermique et au dimensionnement des composants magnétiques pour l'électronique de puissance". Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20263.
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Ce travail s'inscrit dans une demarche generale de dimensionnement des composants magnetiques. Une inductance sert de support. Une modelisation thermique met en uvre des calculs de base sur le rayonnement et la convection. Un algorithme permet de determiner la temperature en surface du composant. Des verifications experimentales confirment l'approche theorique. L'objectif final est le dimensionnement. Le cahier des charges et les modeles thermiques et electromagnetiques sont reformules en terme d'optimisation, ce qui permet une identification du probleme et une selection des methodes de resolution. Un exemple illustre les solutions proposees. Ce travail presente une demarche coherente developpee sur un composant simple mais generalisable a des composants a noyaux.
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Schaeffer, Christian. "Analyse des comportements électrique et thermique des interrupteurs de puissance IGBT à technologie hybride". Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0010.
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Les progrès réalisés en Electronique de Puissance sont la conséquence d'efforts complémentaires aussi bien sur le plan conceptuel que d'un point de vue technologique. L'interrupteur de puissance devient aujourd'hui le terrain de rencontre entre les "fondeurs" et les utilisateurs et les progrès ne seront possibles qu'en abordant le problème sous ces deux facettes. L'ensemble de cette étude a comme support le composant IGBT Excepté son aspect novateur, sa facilité de commande, ses calibres courant/tension adaptés à bons nombres d'applications, nous montrons dans la première partie de notre travail ses capacités à travailler à fréquence élevée. Nous montrons ensuite l'influence de l'environnement thermique de la puce de l'interrupteur sur ses caractéristiques électriques. L'aspect "contrainte électrique" ne peut être dissocié de l'aspect "contrainte thermique" qu'elle engendre nécessairement. Pour estimer cet effet thermique généré par les pertes du composant nous étudions dans une deuxième partie le transit thermique d'un hybride de puissance. Une première phase expérimentale a été menée afin de définir le comportement tant en régime statique n'en régime dynamique. Dans une deuxième phase, nous étudions les différentes approches de simulations existantes et développerons un modèle thermique 2D de la structure hybride étudiée
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Fekiri, Hiba. "Matériau architecturé à base de cuivre pour l’électronique de puissance : Substrats pour modules de puissance". Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM085/document.
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Cette étude porte sur la caractérisation des mécanismes d'adhésion et d'endommagement de produits colaminés à froid, afin de pouvoir proposer des procédés optimisés. Celle-ci s’inscrit dans le cadre de la participation au projet MeGaN (pour Module Electronique GaN) qui porte le développement de nouvelles technologies de modules de puissances à base de composants à grand gap « GaN », compatibles avec des applications hautes températures et hautes tensions. Notre travail porte essentiellement sur l’intégration d’un substrat innovant (i-TBC), un composite architecturé cuivre invar doté de ponts thermiques pour un bon compromis dialatation thermique/conductivité thermique pour accueillir les composants électroniques développés dans le cadre de ce projet. Ainsi, une première partie de ce travail est axée sur la caractérisation microstructurale du substrat i-TBC durant les étapes de son élaboration, l’objectif est de comprendre l’impact du procédé de colaminage sur la formation de l’adhésion des interfaces de cuivre dans les ponts thermiques. On a ainsi mis en évidence que la recristallisation de grains et la microstructure continue à travers l'interface Cu-Cu était garante d'une bonne adhérence de celle-ci. Dans la seconde partie, nous nous sommes focalisés sur la caractérisation de la tenue mécanique du substrat i-TBCdans des conditions de cycles thermiques passifs. Pour ce faire, des essais de fatigue thermique et de choc thermique nous permettent de déterminer la sensibilité de la tenue mécanique des interfaces à la fois à l’amplitude et à la vitesse de variation de température. La conclusion de cette étudeest que les paramètres de colaminage doivent permettent un compromis entreadhérence du pont Cu-Cu et des interfaces Cu-Invar pour augmenter significativement la durée de vie du composant. Enfin, nous avons procédé à l'analyse thermo-mécanique des propriétés intrinsèques du substrat seul et de l'assemblage électronique complet. Les propriétés intrinsèques ont été établies en termes de comportement mécanique du composite Cu-Invar et d'endommagement des interfaces sous la forme de propagation d'une fissure à l'interface Cu-CuThis work is part of ‘MeGaN” project which focuses on the development of new power module technologies based on "GaN" wide gap components, compatible with high temperature and high voltages applications. In This study, a new substrate an innovative thermal bridge composite (i-TBC) has been developed, obtained by roll bonding of two copper sheets separated by perforated invar. The i-TBC is an “architectured” composite material that combines good thermal conductivity associated to copper and limited CTE due to the presence of invar. A particularity of the i-TBC consists of the formation of copper bonding area through the invar perforations during the cold rolling called thermal bridges. These thermal bridges, ensure good thermal conductivity of the i-TBC. Thus, a first part of this work focuses on the microstructural characterization of the i-TBC substrate during the stages of its elaboration, the objective is to understand the impact of the elaboration steps on the adhesion formationof the copper interfaces. in thermal bridges. It was thus demonstrated that the cold welding obtained along the interface Cu-Cu was a guarantee of good adhesion. In the second part, we focused on the characterization of the mechanical strength of the i-TBC substrate under passive thermal cycling conditions. To do this, tests of thermal fatigue and thermal shock allow us todetermine the sensitivity of the mechanical resistance of the interfaces to both the amplitude and the speed of temperature variation. The conclusion of this study is that the parameters of cold rolling must allow a compromise between adhesion of the Cu-Cu bridge and Cu-Invar interfaces to significantly increase the lifetime of the substrate. Finally, a finite element analysis (FEA) wasperformed. firstly, the thermal modeling validated the thermal performance of the i-TBC substrate in an electronic assembly.Then, the intrinsic properties were established in terms of mechanical behavior of the Cu-Invar composite and deterioration of the interfaces in the form of propagation ofa crack at the Cu-Cu interface
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Hassan, Mohamad. "Conversion en diesel-gaz d'un moteur diesel à injection directe de faible puissance". Valenciennes, 1992. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/be2998f3-db38-4ee2-a7bd-e9ed853663aa.
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Nous étudions le problème de la conversion en diesel-gaz naturel d'un moteur diesel standard à injection directe de 55 kw et l'influence des principaux paramètres de fonctionnement. Les limites imposées pour les charges thermiques et les contraintes mécaniques sont celles du diesel. Il faut refroidir les injecteurs pour éviter leur grippage et pouvoir effectuer à tout moment la commutation diesel-gaz-diesel. Le taux d'injection pilote minimum acceptable pour un fonctionnement stable du moteur qui est de 7% avec les injecteurs d'origine peut être ramené à 2,5% avec des injecteurs monotrous.
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Khennich, Mohammed. "Optimisation de cycles de puissance visant à récupérer et à valoriser les rejets thermiques industriels". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2010. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1585.
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La récupération et la valorisation des rejets thermiques industriels à basse température et leur conversion en électricité constituent un moyen efficace pour la diminution de la consommation énergétique et l'augmentation de l'efficacité énergétique industrielle. Parmi les technologies actuelles et potentiellement utilisées pour la valorisation de l'énergie thermique rejetée par les différents secteurs industriels, on cite les cycles de Rankine utilisant des fluides de travail organiques. La plupart des études qui ont été faites sur ces derniers ne considèrent que l'aspect de l'analyse énergétique interne. Ce projet propose une étude détaillée d'une configuration de cycle de Rankine sans régénérateur et présente une méthodologie permettant la comparaison de cinq fluides de travail (R134a, R123, R141b, NH[indice inférieur 3] et H[indice inférieur 2]O). Ainsi, plusieurs études sont présentées dans ce projet. La première utilise la première loi de la thermodynamique et l'analyse énergétique interne permettant la détermination du rendement thermique et le travail spécifique du cycle. La deuxième considère l'analyse exergétique qui détermine le rendement de la deuxième loi ainsi que les irréversibilités présentes dans chaque composant du cycle. La troisième analyse se penche sur l'optimisation du cycle et la détermination de la plage de la pression d'évaporation. Cela consiste à minimiser la conductance thermique totale des échangeurs thermiques et maximiser la puissance nette du cycle. Il s'en suit une analyse permettant le dimensionnement de la turbine. Dans ce contexte, le paramètre de la taille de la turbine ainsi que le rapport des débits volumiques à l'entrée et à la sortie de la turbine pour chaque fluide de travail sont déterminés. Des valeurs optimales de ces paramètres sont ensuite obtenues dans les conditions qui minimisent la conductance thermique totale des échangeurs de chaleur. De plus, une autre analyse permet la critique des résultats apparus dans une récente publication et prouve l'efficacité du modèle implémenté dans ce projet de recherche. Finalement, une analyse a été réalisée pour obtenir des corrélations généralisées aux conditions de la puissance nette maximale. Les résultats obtenus ont montré la nécessité d'une étude économique qui se base sur le calcul des surfaces d'échange et les coûts d'installation du cycle.
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Gatto, Vincent. "Étude des phénomènes thermiques dans les composants électroniques de puissance et systèmes d'interconnexion associés en vue de leur implantation dans l'environnement d'un moteur automobile". Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2085.
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Ce travail concerne l'étude des phénomènes thermiques dans les composants électroniques hybrides de puissance et les systèmes d'interconnexion associés en vue de leur implantation dans l'environnement d'un moteur automobile. Les systèmes étudiés sont des assemblages hétérogènes d'éléments de dimensions variables (micrométrique à centimétrique) comportant un grand nombre de sources et de puits de chaleur. Les champs thermiques sont fortement tridimensionnels et les phénomènes d'interface jouent un rôle essentiel. Ce travail a permis l'étude des phénomènes à l'origine de l'existence de points chauds ainsi que la recherche de structures d'assemblage originales permettant de maintenir les températures de fonctionnement en dessous du seuil admissible et d'accroître ainsi les performances et la fiabilité des dispositifs. .
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Sinha, Pravin. "Contribution to failure mechanism driven qualification of electronic power devices and design guidelines for high temperature automotive applications". Télécom Bretagne, 2009. http://www.theses.fr/2009TELB0079.
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Aujourd'hui, environ 80% de l'innovation dans le secteur automobile est le fait de l'électronique. Les projections pour 2010 prédisent que les systèmes électroniques représenteront 40% du coût du véhicule. De plus, les conditions d'application sont de plus en plus exigeantes, le marché de l'industrie automobile cherchant des systèmes plus fiables avec une durée de vie prolongée. Les standards actuels de qualification sont entièrement basés sur une méthode de qualification comportant des tests de conformité sur des échantillons, la durée de ces tests étant prédéfinie. Une partie importante des informations demeure donc inconnue à l'issue des tests de cette méthode de qualification. Notamment, les questions suivantes demeurent: où se situe la fin de vie du produit? Quel est le mécanisme de défaillance? Les points clés de nouvellement proposé méthodologie sont d'évaluer les exigences des applications en terme charges environnementales (stress mécanique, la température) et de charges appliquées et leur impact sur l'accélération de la défaillance les transistor MOSFET. A grace de test il a été prouvé que les connexions sources (câblage filaire de sources) et les brasure sous la puce Power MOSFET sont les points faibles du système. Il a également été prouvé que, dans le cas de charges environnementales, les soudures du circuit intégré sur le substrat sont les plus faibles alors que dans le cas de charges appliquées, les connexions sources (câblage filaire de sources) sont le facteur limitant. Les données obtenues par les tests de vieillissement accéléré ont été analysées et modélises afin de comprendre la fiabilité de ces composants. Finalement, une nouvelle technologie de packaging Power MOSFET nommée LFPAK, qui utilise des clips en cuivre au lieu des connexions sources (câblage filaire de sources), a été analysée pour comprendre son comportement en haute température. Les résultant des tests de viellissement accéléré obtenus dans ce travail peuvent être utlisés pour le design d'un nouvelle génération de composant électronique hautes températures sur cartes de circuit imprimé (PCB).
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Ben, Kaabar Aymen. "Durabilité des assemblages céramique-métal employés en électronique de puissance". Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0064/document.
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Les composants d’électronique de puissance ont (et vont encore avoir !) eu une grande influence sur les secteurs de l'énergie et des transports. Ces pièces sont notamment constitués d’assemblages céramique –cuivre pour lesquels la tenue mécanique doit être maîtrisée afin de garantir dans le future une durabilité d’environ 30 ans sous l’action de cycles thermiques plus en plus grande. Une analyse des mécanismes de défaillance des assemblages DBC (Direct Bonding Copper) utilisés en électronique de puissance est étudiée (le délaminage le long de l’interface cuivre -céramique et/ou la rupture fragile de la céramique). Pour identifier le comportement élastoplastique du cuivre, nous avons montré qu’il est nécessaire d’utiliser une plaque de cuivre ayant subi l’ensemble des traitements thermiques liés au processus d’assemblage. Le comportement élastique fragile de la céramique est décrite dans le cadre d’une statistique de Weibull. Dès lors, une caractérisation du délaminage cuivre-céramique sous flexion quatre points a permis d’identifier un modèle cohésif pour l’interface. La calibration des paramètres cohésifs est menée en utilisant les données à deux échelles : i) macroscopique de force-déplacement ii) locale de suivi optique de la fissuration avec le déplacement imposé. L’intégrité mécanique des assemblages DBC pour différentes épaisseurs des couches de cuivre et de céramique a été étudié. Nous avons montré que les configurations avec un rapport proche de l’unité sont les plus dangereuses en engendrant un délaminage, qui se poursuit sous cyclage thermique. Ce dernier peut être notablement réduit en structurant le pourtour de la surface de cuivre avec des trous cylindriques répartis périodiquement. Ainsi, un modèle éléments finis permettant d’évaluer les assemblages les plus prometteurs en terme de durabilité a été établie. En l’absence de défauts géométrique, la couche de cuivre reste intègre, même dans le cas d’un délaminage dont le front induit une concentration de contrainteThe power electronics components (and still will have!) have a great influence on the energy and transport sectors. These parts are made of ceramic-copper assemblies for which the mechanical strength must be controlled to ensure durability about 30 years under the thermal cycles increasingly larger. A failure mechanisms analysis in DBC (Direct Copper Bonding) assemblies used in power electronics is studied (the delamination along the interface copper - ceramic and/or the brittle ceramic fracture). To identify the elastoplastic behavior of copper, we showed that it’s necessary to use a copper plate having undergone the heat hole treatments related to the assembly process. The ceramic gragile elastic behavior is descrobed within the Weibull statictics framework. Consequently, a copper-ceramic delamination characterization under four points bending made it possible to identify a cohesive model for the interface. The cohesive calibration parameters is carried out by using the data in two scales: i) strentgh-displacement macroscopic ii) local cracking optical follow-up with imposed displacement. The mechanical integrity of DBC assemblies of different thickness of copper and ceramic has been studied. We showed that the configurations with a ratio close to the unit are most dangerous by generating a delamination, which continues under thermal cycling. This risk of delamination can be notably reduced by structuring the copper circumference surface with cylindrical holes distributed periodically. Thus, a finite elements model allowing us to evaluate the most promising assemblies in term of durability, was estabilshed. In the absence of geometrical defects, the copper layer must remains, even in the delamination case whose face induces a concentration stress
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Bernard, Robert. "Modélisation thermique par éléments finis en 3 dimensions : application aux machines électriques de faible puissance". Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2081.
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Ce travail concerne le développement et la validation d'un modèle de simulation du comportement thermique tridimensionnel en régime permanent de petits moteurs électriques à courant continu, à aimants permanents et à collecteur. Trois moteurs, de très grande série, de différentes géométrie et puissance sont étudiésL Le logiciel est développé à partir du code de calculs par éléments finis FLUX3D. Toutes les structures intégrées sont totalement paramétrées sur le plan géométrique en vue d'une aide à la conception et à l'optimisation de topologies relativement voisines. L'équation de la chaleur modelise l'ensemble des transferts thermiques du moteur. Cela implique de recaler certains paramètres thermofluides par confrontation directe des températures simulées et expérimentales. Une séparation détaillée des différentes pertes est effectuée à l'aide d'un banc d'essais. Une méthode expérimentale associée à un modèle analytique de commutation est proposée pour estimer précisément les pertes générées aux contacts balais-collecteur. Un modèle numérique 2D de caractérisation de matériaux hétérogènes et anisotropes (bobinage) est établi. Un banc d'essais thermiques permet d'obtenir à l'aide de 40 thermocouples (chromel-alumel de 100 uM de diamètre), les températures au stator et au rotor. Une caméra de thermographie infrarouge donne les conditions aux limites de Dirichlet nécessaires à la modélisation. Les résultats expérimentaux et simulés sont analysés et confrontés. On détaille ensuite un modèle permettant de déterminer l'évolution des températures du moteur en fonction de la vitesse. De plus, une prise en compte de l'évolution de l'ambiante est réalisée au travers des conditions aux limites de Neumann non homogènes (H,e). L'avant dernier point traite de potentielles incertitudes de valeurs de paramètres (sources, conductivités) et de leur conséquence sur les températures finales simulées. Pour terminer, l'étude complète d'une quatrième machine de structure nouvelle (mais de topologie similaire) montre la validité de la méthode au travers d'une bonne convergence des températures statoriques simulées et expérimentalesThe aim of this work concerns the development and the validation of a computation thermal steady state model applied to the thermal behaviour of permanent magnet direct current motors with commutator. Three mass production motors with different geometry and power are studied. Design have been realized thanks to the thermal modulus of the computation software with the finite element method FLUX3D converted in a resolution tool of the heat equation. All the integrated structures are defined thanks to geometric parameters so to be transformed into a conception and optimisation tool with relatively similar topologies. It is shown in that thesis how it is possible to use only the heat equation to simulate the thermal behaviour of a motor. It imposes to calculate new fluid conductivities (considering also all thermal transfer modes) by comparizon of calculated and experimental temperatures. To realize these modelizations, it is necessary to know and to locate all the losses of the motor which are considered as thermal sources. An experimental method associated to an analytic commutation model is proposed to estimate with a very good accuracy the heat losses created by the contact brush-commutator. A 2D computation method which permits to calculate radial conductivities of windings (non isotrop and unhomogeneous structures) is presented. The experimental temperatures are given by forty chromel-alumel thermocouples of 100uM diameter located in the rotor and the stator of the machine. Numerical computations use Dirichlet boundary layers conditions given by an infrared thermographic camera. Whole experimental and calculated results are compared and analyzed. Then we describe a model which permits to predict the evolution of the motor temperatures with rotation speed. Moreover, the modification of surrounding temperature is treated by calculus of the new Neumann unhomogeneous boundary layers (H,e). An other point concerns consequences on final simulated temperatures when particular parameter values as sources and conductivities are not approximated with enough accuracy. At least, a new motor structure is extrapolated with the validated software. The pertinence of that new approach is shown through a good convergence of calculated and experimental temperatures at the stator
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Hamri, Youssef. "Modélisation de la dynamique thermique d'un IGBT en commutation dans un système électronique de puissance /". Thèse, Trois-Rivières. Université du Québec à Trois-Rivières, 2000. http://www.uqtr.ca/biblio/notice/resume/03-2211581R.html.
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Hamri, Youssef. "Modélisation de la dynamique thermique d'un IGBT en commutation dans un système électronique de puissance". Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2000. http://depot-e.uqtr.ca/3168/1/000667703.pdf.
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Kiryukhina, Kateryna. "Pâtes à braser à base d'oxalate d'argent pour applications électroniques fortement dissipatives : de l'intérêt des particules nanométriques issues de la décomposition de l'oxalate d'argent". Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/3081/.
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Dans le domaine de la micro-électronique hyperfréquence nouvelle génération, les technologies de fabrication des transistors pour amplification de puissance ont fait une percée remarquable, avec des performances permettant d'accroitre le gain de puissance d'un ordre de grandeur par rapport aux solutions actuelles. Cette augmentation s'accompagne d'un dégagement de puissance thermique et les matériaux utilisés actuellement pour le report des puces ne permettent pas de tirer pleinement profits de ces composants à cause de leurs propriétés thermiques limitées. C'est dans ce contexte que s'inscrivent les travaux de cette thèse, qui présente le développement d'un nouveau matériau de report de puce à forte conductivité thermique, mis en œuvre en dessous de 300°C et sous faible pression. Cette méthode tire notamment son originalité de l'utilisation d'un précurseur chimique, l'oxalate d'argent, et de la création transitoire de nanoparticules d'argent au sein même de la brasure, évitant ainsi leur manipulation. Mots-clés: oxalate d'argent, argent, nanoparticules, électronique de puissance, conductivité thermique, spatial Title: Silver oxalate-based solder paste for high power electronic applications: on the interest of nanometric particles formed during silver oxalate decompositionIn the field of new generation power electronic devices, transistor manufacturing technologies made a spectacular breakthrough, with properties that enable to increase the output power by ten, in comparison to currently used solutions. This rise is accompanied by a heat release and currently used die-attach materials, with limited thermal properties, don't enable taking full advantage of these new components. Within this context, this thesis presents the development of a new high thermal conductivity interconnection material, processed under 300°C and a low pressure. This method finds its originality in the several aspects, such as the use of a chemical precursor, silver oxalate, and the transitional creation of silver nanoparticles inside the solder itself, enabling to avoiding their direct handling
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Zhang, Ludi. "Etude de fiabilité des modules d'électronique de puissance à base de composant SiC pour applications hautes températures". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00988235.
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Les environnements ont tendance à être plus sévères (plus chauds et quelquefois plus froids). À ce titre, l'électronique de puissance haute température est un enjeu majeur pour le futur. Concernant les technologies d'assemblage à haute température, les brasures haute température comme l'alliage 88Au/12Ge, 97Au/3Si et 5Sn/95Pb pourraient supporter ces niveaux de contraintes thermiques, qui sont actuellement développées pour répondre à ces exigences. Nous avons effectué les caractérisations électriques, mécaniques et thermomécaniques des matériaux d'assemblage. Une étude thermique a réalisée par des méthodes expérimentales et des simulations numériques, l'étude numérique est réalisée sous ANSYS dans le but d'estimer les influences des différents paramètres sur la performance thermique de l'assemblage. En plus, les cyclages thermiques passif de grande amplitude sont effectués pour analyser la fiabilité des modules de puissance dans ces conditions d'utilisation.
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Camus, Julien. "Couches minces de nitrure d’aluminium à basse température pour la gestion thermique des composants de puissance". Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=ec53194b-ada6-4b9a-9152-29570f014d232.
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Cette thèse est consacrée à l'étude de la croissance et des propriétés de couches minces d'AIN élaborées par pulvérisation magnétron réactive à basse température (<250°C) pour la gestion thermique de composants de puissance. Des caractérisations physico-chimiques (ORX, Raman, MET,. . . ) et mécaniques ont montré que les films déposés sur silicium sont colonnaires, denses, d'orientation (002) avec une mosaïcité de 1,8° pour 2 μm. De plus, les mesures thermiques effectuées par « la méthode du ruban chaud » ont montré des conductivités thermiques de l'ordre de 240 W/K. M atteignant ainsi des valeurs supérieures de deux ordres de grandeur à celles du BCB ou du SiO2. Leur intégration en tant que drains thermiques dans des transistors HEMT-GaN et des Lasers à Cascade Quantique a permis une amélioration notable des performances thermiques de ces composants de puissance. Ces couches minces d'AIN ont également été optimisées afin de servir de couche tampon pour la croissance de GaN sur silicium. Comme l'hétéroépitaxie de l'AIN sur silicium par PVD à basse température n'a pas encore été réalisée, des défauts apparaissent dans la couche active dégradant les performances des HEMT-GaN. L'utilisation de couches tampons d'AIN de quelques nm d'épaisseur élaborées à haute température (MBE) a rendu possible une épitaxie à basse température d'AIN PVD sur Si. L'amélioration de la mosaïcité et la conservation de la contrainte en tension liées à cette croissance épitaxiale ont permis de fabriquer des transistors HEMT GaN sur Si donnant des performances électriques à l'Etat de l'art et des performances thermiques amélioréesThis work thesis is dedicated to the growth of Aluminum nitride thin films by PVD techniques at low temperature (<250°C) in order to ensure thermal management of power electronic devices. Physico-chemical (XRD, Raman, TEM,. . . ) and mechanical characterizations show that AIN deposited on silicon substrate at optimized conditions exhibit dense and columnar structure. AIN films are (002) oriented with a Rocking curve (FWHM) as low as 1. 8° for 2 μm thick film. Moreover, thermal measurements performed by the « Hot Strip method » demonstrate thermal conductivity of 240 W/K. M. These values are relatively high for an insulating thin film as they are two orders of magnitude higher than thermal conductivity of BCB and Si02. Such AIN films have been integrated as thermal heat sinks in HEMT transistors and Quantum Cascade Laser and significantly improve the thermal performance of these power devices. AIN thin films have also been optimized as buffer layers for GaN growth on silicon substrate. Nevertheless as AIN PVD/Si heteroepitaxy is still not reached at low temperature, defaults appear in the active GaN layer and deteriorate HEMT GaN transistor performances. Thanks to very thin (1 to 3 nm) AIN buffer layer deposited at high temperature (MBE) one has demonstrate low temperature (<250°C) epitaxial AIN growth on silicon substrate. Such AIN(PVD)/AIN(MBE)/Si composite substrates exhibit very good FWHM and a tensile stress of few GPa. GaN HEMT transistors fabricated using such composite substrate exhibit electrical performances at the State of Art and improved thermal performances
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Sarthou, Julia. "Etude et caractérisation de céramiques transparentes fluorées pour lasers de forte puissance moyenne". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066534/document.
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Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier et de mieux comprendre les relations structure-propriétés de céramiques transparentes Yb:CaF2 obtenues par voie humide, en particulier sur le plan des propriétés thermiques. Dans un premier temps nous présentons les atouts des céramiques transparentes Yb:CaF2 dans le cadre d'une application en laser de puissance. Le procédé de fabrication par voie humide des céramiques est ensuite décrit au cours d'une seconde partie. Les résultats d'analyses et caractérisations diverses ayant eu lieu à différentes étapes de la synthèse des céramiques sont présentés, menant à une optimisation du procédé de fabrication. Un troisième chapitre est ensuite consacré à une étude expérimentale des propriétés thermiques de nos céramiques, qui montre en particulier une grande similitude avec les propriétés des monocristaux. Cette étude est complétée par un volet de modélisation décrit dans un quatrième chapitre. Deux modèles prédictifs de conductivité thermique sont explorés et comparés, et permettent d'apporter une explication théorique aux tendances observées expérimentalement. L'hypothèse selon laquelle l'impact des joints de grains sur la diminution de la conductivité thermique est négligeable devant celui du dopage est notamment confirmée. Enfin, dans une cinquième et dernière partie, plusieurs pistes sont explorées afin d'apporter une explication à l'échauffement supérieur des céramiques par rapport aux monocristaux observé en conditions laserThis PHD work is aiming at getting a better understanding of the structure-properties relationships of Yb:CaF2 transparent ceramics obtained with a wet-route fabrication process, with a special focus on thermal properties. At first, we introduce the assets of Yb:CaF2 transparent ceramics in the frame of high-power laser applications. The wet-route fabrication process is then described in a second chapter. The results of several analysis and characterizations performed along different steps of the ceramics synthesis are also presented, leading to an optimized fabrication process. The third chapter then focuses on an experimental study of the thermal properties of our ceramics, which shows in particular an important similarity with single crystals properties. This study is complemented with a modelization work described in chapter four. Two predictive models of thermal conductivity are investigated and compared. They bring a theoretical explanation to the tendencies experimentally observed. We thereby confirm the hypothesis according to which the grain boundaries impact on thermal conductivity is negligible with respect to that of the doping element introduction. Finally, in the fifth and last chapter, several hypothesis are investigated in order to bring an explanation to the ceramics overheating observed in laser conditions, which is superior to single crystals
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M'Rad, Sabrine. "Application de la Représentation Diffusive à la modélisation thermique compacte". Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0046/these.pdf.
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Les avancées technologiques connues dans le cadre de l’intégration des systèmes de puissance rapprochent les différents problèmes physiques et introduisent inévitablement des couplages entre ceux-ci. La réalisation de maquettes est très coûteuse, d’où la nécessité du prototypage virtuel. Ceci passe par la maîtrise de la conception multi physique et multi échelle. Dans ce contexte, il convient de maîtriser en particulier la température durant les étapes du prototypage virtuel. Les méthodes numériques permettent d’effectuer des prévisions thermiques grâce à la résolution d’un très grand nombre d’équations. Or, ces méthodes coûteuses ne permettent pas d’aborder l’optimisation d’un couplage électrique-thermique comme dans le cas des modules de puissance. La macro modélisation sans maillage est alors une alternative intéressante pour les analyses thermiques. Ces modèles analytiques sont faciles à coupler avec des modèles électriques et mécaniques, permettant d’effectuer des simulations systèmes multi physiques rapides. Nos travaux s’inscrivent directement dans ce contexte. L'idée principale est l’application de “la Représentation Diffusive” à la modélisation thermique des modules et des composants de puissance. Cette approche est efficace pour la génération de modèles thermiques analytiques faciles à coupler avec des modèles électriques. A partir d'une unique simulation transitoire du type éléments finis (MEF) ou différences finies (DF), ou une mesure pertinente sur le système, on construit un modèle thermique à représentation d'état du type entrées-sorties, compatible avec des simulateurs “circuit”. L'intérêt majeur de cette approche réside en la simplification du modèle thermique quant la connaissance cartographique de la solution n'est pas requise. Dans un premier temps, un modèle thermique d'une puce IGBT sur un substrat a été développé. La réponse transitoire de la température maximale de la structure (extrémité du canal) est évaluée et comparée à une mesure et ceci pour différentes impulsions de puissance thermique dissipée. Un modèle analytique d’auto échauffement d’un VDMOSFET est construit à partir d'une seule simulation électrothermique 2D du type éléments finis. La confrontation des résultats entre le modèle analytique et la simulation éléments-fins est satisfaisante. Finalement, nous traitons des interactions thermiques entre puces au sein des modules de puissance. Un module expérimental permet les mesures nécessaires à la construction d’un modèle global, et la confrontation des résultatsTechnological advances known as part of the integration of power systems bring different physical problems and inevitably introduce linkages between them. The realization of models is very expensive, hence the need for virtual prototyping. This involves engineering, design and multi multi physical scale. In this context, it is necessary to control a particular temperature during the stages of virtual prototyping. The numerical methods can make forecasts heat through the resolution of a very large number of equations. But these costly methods fail to address the optimization of a thermal-electric coupling as in the case of power modules. The macro modeling without mesh is then an interesting alternative for thermal analyses. These analytical models are easy to combine with electrical and mechanical models, to make simulations multi physical fast. Our work is directly in this context. The main idea is the application of "Representation Diffusive" modeling thermal modules and components for power. This approach is effective for the generation of thermal analytical models easy to combine with electric models. From a single transient simulation type finite element (MEF) or finite differences (DF), or an appropriate measure on the system, built on a model thermal representation of state-type input-output compatible with simulators "Circuit". The major advantage of this approach lies in simplifying the thermal model as the cartographic knowledge of the solution is not required. In a first step, a thermal model of a bullet IGBT on a substrate has been developed. The transient response of the maximum temperature of the structure (end of the canal) is evaluated and compared to an extent and this for different pulses power dissipated. An analytical model of a self heating VDMOSFET is built from a single 2D simulation electro thermal type finite element. The comparison of results between the analytical model and simulation elements purposes is satisfactory. Finally, we treat thermal interactions between chips within the power modules. An experimental module allows the necessary steps to build a global model, and a comparison of results
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Hameurlaine, Kheira. "Contribution à l'étude d'un arc électrique de faible puissance". Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00821030.
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L'étude présentée ici entre dans la problématique générale des arcs électriques intervenant dans des applications industrielles telles que le soudage, le découpage, le traitement des déchets. Ce travail constitue une première phase de modélisation de cette étude générale. Le plasma est décrit par un ensemble d'équations de conservation de fluide et de l'électromagnétisme, complétés par des propriétés thermodynamiques et des coefficients de transport appropriés, en formant un système d'équations non linéaires fortement couplées. Ces équations sont écrites en supposant l'équilibre thermodynamique local, une symétrie cylindrique et un écoulement laminaire stationnaire. Ce système d'équations est résolu à l'aide du logiciel commercial FLUENT de type CFD fondé sur l'approche des volumes finis. Pour pouvoir utiliser la partie solveur nous avons résolu notre modèle en utilisant les routines UDF Users-Defined-Function. Dans une première partie, nous présentons la validation du modèle à deux dimensions et à 100 A dans l'argon par des résultats de la littérature. Cette comparaison laisse apparaître un accord satisfaisant sur les profils de température dans la colonne de plasma et des différences dans les zones proches des électrodes dues aux conditions aux limites. Dans une deuxième partie, nous présentons une étude expérimentale, à l'issue de laquelle on constate que les profils de température expérimentaux sont en accord avec ceux du modèle dans la zone de colonne positive.
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Bryan, Charlotte. "Etude et développement de capteurs thermiques pour composants de puissance". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI079.
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Depuis le début du siècle, la demande pour les composants de puissance a fortement augmenté. Ces composants sont principalement utilisés dans les circuits intégrés pour le marché de la communication, tel que celui des portables et des chargeurs, c’est-à-dire des applications nécessitant des fréquences de travail élevées de plusieurs GHz et pour des puissances allant jusqu’à 100 W. Pendant longtemps, ces dispositifs étaient réalisés à base de silicium, mais les limites de ce matériau pour ces composants ont été atteintes et de nouveaux matériaux ont émergé. Dans ce contexte, le nitrure de gallium (GaN) et le nitrure d'aluminium-gallium (AlGaN) ont été développés afin de créer de nouveaux dispositifs tels que les diodes de puissance et les transistors à mobilités électronique élevées (HEMTs). Ces HEMTs délivrent des puissances importantes, cependant, elles sont accompagnées d’une production de chaleur pouvant mener à la dégradation du câblage par fils et des boitiers. La gestion de la thermique dans ces dispositifs est donc une problématique majeure, tout comme dans la microélectronique de manière générale. Des diodes ainsi que des capteurs à base de matériaux thermistants, matériaux présentant des variations importantes de résistance en fonction de la température, sont généralement utilisés pour mesurer ces surchauffes. Cependant, ils nécessitent tous les deux des courants externes pour les faire fonctionner et prennent de la place supplémentaire dans les boitiers.Au cours de cette thèse, des capteurs thermoélectriques ont été développés. Ces capteurs sont basés sur l’effet Seebeck, effet qui convertit directement l’énergie thermique en énergie électrique. La tension de sortie des capteurs thermoélectriques est directement proportionnelle à la différence de température au sein du capteur et ils n’ont pas besoin d’énergie extérieure pour fonctionner. Ces capteurs permettent la lecture aussi bien d’une différence de température que d’un flux thermique. Il s’agit de la première réalisation de ce type de capteur dans les circuits de puissanceDeux types de capteurs ont été réalisés lors de la thèse : le premier est un capteur thermoélectrique « embarqué », il est fabriqué en même temps que le transistor HEMT, lui permettant d’être placé au plus proche de ce dernier pour une mesure en température plus précise. De plus, il est directement intégré dans la puce du transistor HEMT et ne prend donc pas de place supplémentaire dans le boitier. Cette intégration implique néanmoins qu’il doit suivre les règles de dimensionnement et de fabrication des transistors. Ce capteur utilise comme matériau actif le gaz d’électron 2DEG, qui est généré à l’interface de la couche d’AlGaN et de GaN pour le transport d’information électrique.Le deuxième type de capteur est un capteur thermoélectrique « autonome », il est fabriqué indépendamment du HEMT, il a donc moins de contrainte à respecter que les capteurs embarqués. Deux capteurs de ce type ont été fabriqués : un à base du 2DEG et l’autre à base de GaN dopé n. Suite à une étude approfondie effectuée au préalable sur les résistances de contacts et sur les propriétés thermoélectriques de ces deux matériaux, ces capteurs ont été réalisés pour délivrer des performances électriques les plus élevées.Les deux types de capteurs ont été testés pour différentes températures environnantes et sont tous fonctionnels. Dans les deux cas, différentes géométries ont été fabriquées afin de comparer cet effet sur la sensibilité des capteurs. Le capteur embarqué a également été testé lors du fonctionnement d’un transistor HEMT à côté duquel il a été disposé, ce qui constitue un cas réel de fonctionnement et d’utilisation de ces capteurs. Ces capteurs présentent des sensibilités pouvant aller jusqu’à 350 mV/K. De leur côté, les capteurs autonomes ont été caractérisés en utilisant des lignes chauffantes. Ils présentent des valeurs de sensibilité très élevées pouvant monter jusqu’à 14 V/KSince the start of the century, the demand for power components has risen sharply. Power components are used in integrated circuits for applications requiring high frequencies, of several GHz, and powers up to 100 W, mainly for mobile phones and chargers. Materials such as gallium nitride (GaN) and aluminium gallium nitride (AlGaN) have emerged in this field to create new power devices including power diodes and High Electron Mobility Transistors (HEMT), overcoming the limitations of silicon-based devices. HEMTs deliver high power and overheating can occur if they are not well managed, leading to the degradation of its cabling and packaging. Heat management in power circuits, as in electronic circuits in general, is a major issue. Diodes and sensors made from thermistant materials - materials with large variations in resistance as a function of temperature - are used to measure the HEMTs temperature, however, both of these require external currents to operate and use additional space in the device packaging.Thermoelectric sensors for power devices were therefore developed during this research; these sensors are based on the Seebeck effect, which directly converts heat into electrical energy. The output voltage of these thermoelectric sensors is directly proportional to the temperature difference along the sensor so no external energy is required. These sensors can measure a temperature difference and the heat flow can also be deduced. This work describes the first fabrication of such sensors.Two types of sensors were produced: the first is an on-chip sensor; it is fabricated at the same time as the HEMT transistor. This enables it to be placed as close as possible to the transistor for a more accurate temperature measurement. It is also directly integrated onto the HEMT chip so it does not take up additional space in the packaging, which implies that it must follow the same dimensioning and fabrication rules as the transistor. This sensor uses the 2D Electron Gas (2DEG) at the AlGaN and GaN’s interface for electrical transport.The second type of sensor is a stand-alone thermoelectric sensor designed to deliver higher electrical performance. It is fabricated independently, so has fewer constraints than the on-board sensors. Two stand-alone sensors were developed: one using the 2DEG and the other using an n-doped GaN. Their geometry was dimensioned using results from a study carried out beforehand on the contact resistances and on the thermoelectric properties of the two materials.Both types of sensors were tested and verified to be functional. Several geometries were fabricated for each type, and their sensitivities compared. The on-chip sensor was characterised while activating the adjacent transistor, which represents its intended function. The stand-alone sensors were characterised using metallic heat lines to their side. The measurements were taken at a number of different surrounding temperatures in each case. High sensitivities were obtained with these sensors: 350 mV / K for the on-board sensor and 14 V / K for the stand-alone sensor
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Habra, Wasim. "Développement de modèles thermiques compacts en vue de la modélisation électrothermique des composants de puissance". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00159791.
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Une nouvelle méthodologie d'extraction de modèles thermiques compacts (CTMs) pour les composants électroniques est proposée dans cette thèse. L'originalité de cette méthodologie réside dans la prise en compte du comportement thermique des composants comportant plusieurs puces ou sources de chaleur, plusieurs surfaces de refroidissement et des matériaux à propriétés non-linéaires, tout en gardant une structure simple et récurrente des modèles générés. Cette méthodologie concerne aussi les modèles thermiques dynamiques, ceci est rendu possible par l'utilisation d'un réseau simple de type " étoile ". La précision du réseau en étoile est améliorée en utilisant des résistances variables liées aux flux thermiques afin que le modèle compact puisse s'adapter à toutes les conditions aux limites possibles. De plus, la méthode choisie permet d'obtenir ceci avec un nombre limité de mesures ou de simulations thermiques 3D. Par ailleurs, tout au long du travail effectué, nous avons choisi de maintenir le lien avec la physique de façon à pouvoir toujours faire les analyses et les interprétations des phénomènes mis en jeu. Ainsi, une étude basée sur les phénomènes de répartition 3D du flux thermique a abouti à des solutions argumentées et validées pour rendre les modèles générés plus précis. L'extension des modèles thermiques compacts au régime dynamique, rendue possible par la méthodologie choisie, est proposée par le biais de trois techniques différentes. L'ajout d'un modèle électrique compatible avec les modèles thermiques développés, rendra aisée la modélisation électrothermique.
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Garnier, Cédric. "Contribution à l'optimisation de la puissance thermique disponible en régime transitoire pour le confort dans une automobile". Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2157.
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L'évolution des normes environnementales et la hausse du prix des carburants ont nécessité le développement de moteurs automobile plus efficaces. L'amélioration du rendement des moteurs permet une diminution de la cylindrée et de la consommation, mais diminue la quantité de chaleur évacuée dans le circuit de refroidissement. Le déficit thermique ainsi créé pénalise le chauffage de l’habitacle. Les équipementiers ont alors recours à des systèmes de chauffage additionnels, permettant de combler ce déficit lors des phases thermiques transitoires (démarrages à froid, déplacements urbains). Ce travail de recherche propose le développement d'un système de chauffage additionnel innovant, utilisant le principe de récupération de chaleur sur les lignes d'admission ou d'échappement. Un modèle de combustion zéro-dimensionnel est développé pour la prédiction des performances du moteur et des émissions polluantes. Son couplage à un modèle thermique de l'ensemble du groupe motopropulseur par méthode nodale, permet la prédiction de la température d'air soufflé dans l'habitacle, en fonction de la stratégie de chauffage étudiée et des conditions de roulage du véhicule. Ce modèle global est validé à partir d’essais réalisés en soufflerie climatique. La simulation de différents systèmes innovants, et la comparaison des résultats aux performances de systèmes référencés sur le marché ont permis de mettre en avant le réel potentiel de récupération de chaleur sur la ligne d'admission. Un gain de 28°C sur l’air soufflé et une baisse de consommation de 18% sont par exemple obtenus face aux résistances électriques conventionnellesHigh efficiency automotive engines have been developed to cope with the fuel price rising and air pollution standards evolution. High efficiency combustion leads to reduced engine capacity and fuel consumption for the same performance, but also contributes decreasing the available thermal power for the car cabin heating system. Car parts manufacturers so propose additional heating systems to compensate for the thermal deficit and ensure passengers’ confort during thermal transient periods (cold start, urban driving). The goal of this work is to develop a new additional heating system using heat recovery on admission and exhaust lines. A zero-dimensional combustion model is developed for engine performance and emissions prediction. A thermal simulation software using nodal method to describe heat transfer between the engine components (water loop, oil loop, engine block. . . ) is coupled with the combustion model. The global model is therefore able to predict the car cabin blown air temperature, depending on vehicle characteristics, heating strategies and driving cycles. The software is validated by comparison of numerical results with experimental measurements realised on a car placed in a climatic wind tunnel. Simulations of different new heating systems are finally used to identify the best solution, compared to existing technologies, taking into account environmental and economical objectives. This highlights the significant potential of heat recovery on the engine admission line. An increase of 28°C of the blown air temperature and a decrease of 18% of the fuel consumption are obtained compared to conventional electric heaters
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ROULET, BRUNO. "Modelisation de l'evolution de la dissipation de puissance et du comportement thermique d'une boite de vitesses manuelle". Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066200.
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L'objectif est de construire les modules mecanique (calculs des pertes de puissance) et thermique (calculs des temperatures) d'un logiciel de simulation de l'evolution du rendement d'une boite de vitesses manuelle en considerant celle-ci comme un ensemble de systemes thermo-mecaniques elementaires couples. Il faut donc quantifier les processus elementaires d'absorption de puissance et les mecanismes de transferts thermiques existants. L'identification de la nature et de la localisation de ces phenomenes ainsi que la determination des parametres physiques influents mettent en evidence la necessite de realiser une campagne de caracterisation thermo-energetique de la boite de vitesses afin: de determiner l'influence des conditions de fonctionnement, d'etablir une reference pour recaler la modelisation. Les resultats de cette campagne montrent l'importance des grandeurs cinematiques, dynamiques et thermiques. Seuls des modeles de calcul de pertes de puissance et de transferts de chaleur tenant compte de ces grandeurs sont alors selectionnes. Sur le plan mecanique, les modeles de calcul de pertes de puissance par: barbotage des roulements, frottements des joints d'etancheite, frottements fluides des flancs de disques libres partiellement immerges, sont recales experimentalement. Sur le plan thermique, des essais permettent d'etablir des modeles de calcul de nombre de nusselt applicables aux flancs de pignons non libres immerges dans l'huile. Pour la simulation, tous les modeles de calcul sont alors mis en uvre dans le cadre d'un schema hydraulique, etabli a l'aide d'essais de visualisation, donnant la distribution spatiale de l'huile et les vitesses d'ecoulement. Ainsi sont obtenus le module mecanique et le module thermique. Les resultats numeriques permettent de restituer de maniere relativement fidele les tendances observees experimentalement sur boite complete
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Brocero, Guillaume. "Comparaison de méthodes de caractérisation thermique de transistors de puissance hyperfréquence de la filière nitrure de gallium". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC222/document.
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Les composants HEMTs (High Electron Mobility Transistors) à base d’AlGaN/GaN sont à ce jour les candidats les plus prometteurs pour des applications hyperfréquences de puissance, dû essentiellement à leur forte densité de porteurs et des mobilités électroniques élevées. Cependant, la température générée en condition réelle est un paramètre capital à mesurer, afin d’estimer précisément la fiabilité des composants et leur durée de vie. Pour ces raisons, nous avons comparé les méthodes de caractérisation thermique par thermoréflectance et par spectroscopie Raman car elles sont non destructives et avec une résolution spatiale submicronique. Ces techniques ont déjà prouvé leur faisabilité pour la caractérisation thermique des transistors, en modes de fonctionnement continu et pulsé. Nous comparons dans cette étude leurs adaptabilité et performance dans le cadre de la réalisation d’un banc d’essai thermique dédié. Ces méthodes sont reconnues pour ne caractériser que certaines catégories de matériaux : les métaux pour la thermoréflectance et les semiconducteurs pour la spectroscopie Raman, ce qui nous a conduit à l’éventualité de les combiner. Nous avons confronté des résultats obtenus par thermoréflectance à partir des équipements de deux fabricants commercialisant cette méthode, nous permettant ainsi de mettre en évidence des résultats originaux sur des aspects et inconvénients qui ne sont pas relayés dans la littérature. Avec la spectroscopie Raman, nous avons identifié les paramètres de métrologie qui permettent de réaliser un protocole de mesure thermique le plus répétable possible, et nous présentons également une technique innovante pour sonder les matériaux en surface, à l'aide du même équipement, et notamment les métauxAt the moment, AlGaN/GaN HEMTs (High Electron Mobility Transistors) are the most promising for high-power hyperfrequency applications, essentially due to their large carrier density and a high electronic mobility. However, the temperature generating during operational conditions is a crucial parameter to measure, in order to estimate the reliability and durability of components. For these reasons, we compared thermoreflectance and Raman spectroscopy, that are non-destructive and possessing a submicronic spatial resolution. These techniques have already proven their feasibility as thermal characterization methods in both continuous wave and pulsed operational modes. We compare here their adaptability and performance to the conception of a thermal test bench. These methods are known for characterizing specific types of material: metals for thermoreflectance and semiconductors for Raman spectroscopy, leading us to the eventuality to combine them. We compared several results measured by thermoreflectance method with equipment from two different manufacturers that commercialize this technology, so we could highlight some aspects and drawbacks that are note relayed in the literature. With Raman spectroscopy, we identified metrology parameters allowing to realize a thermal measurement setup as reproducible as possible, and we also present an innovative method to probe surface material, especially metals
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Duhamel, Fabienne. "Contribution à l'étude des dispositifs d'hyperthermie de type capacitif contrôlés par radiométrie microonde : calcul des dépôts de puissance dans les tissus et reconstruction des cartes thermiques". Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10081.
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L'hyperthermie microonde consiste en une elevation moderee de la temperature au sein des tissus entre 42c et 46c. Le groupe hyperthermie de lille, compose du departement hyperfrequences et semiconducteurs de l'i. E. M. N. U. M. R. 9929 c. N. R. S. , du centre de lutte contre le cancer oscar lambret et de l'u. 279 i. N. S. E. R. M. , s'est oriente vers l'hyperthermie par ondes electromagnetiques avec un controle non invasif des temperatures par radiometrie microonde. Dans ce contexte, ce travail consiste a etudier un systeme d'hyperthermie capacitive radiofrequence pilote par radiometrie microonde (shycade), prototype elabore par la societe bruker. Il permet de realiser un chauffage semi-profond et de large etendue. Cette etude se decompose en deux phases: experimentale et theorique. La premiere montre la possibilite de controler les temperatures par radiometrie microonde; toutefois, la presence de l'antenne radiometrique restreint la zone de chauffage efficace comparativement a un systeme capacitif traditionnel. La seconde se scinde en trois etapes: tout d'abord l'applicateur capacitif est modelise de maniere a determiner le depot de puissance au sein d'un milieu dissipatif a partir de deux modeles bases, l'un sur la resolution de l'equation de laplace, l'autre sur une methode d'impedances. Ensuite, la resolution bidimensionnelle de l'equation de la chaleur formulee de maniere a prendre en compte l'influence des variations spatiales de la conductivite thermique et des transferts de chaleur permet de determiner la repartition des temperatures. Enfin, le diagramme de rayonnement en reception de l'antenne-capteur utilisee pour la radiometrie microonde est determine dans ses conditions d'utilisation (milieux heterogenes): pour cela, l'antenne est assimilee a une structure de type ligne de transmission et son diagramme de rayonnement est calcule en deux dimensions a partir de la f. D. T. D. Associee a l'a. D. S. Pour obtenir toutes les composantes du champ electromagnetique. Diverses comparaisons theorie-experience ont valide ces modeles. Si des problemes lies a la connaissance de la puissance effectivement delivree aux bornes des electrodes et a l'influence de l'antenne radiometrique sur le depot de puissance subsistent, nous avons neanmoins prouve la possibilite de realiser une dosimetrie thermique a posteriori basee sur l'association de trois logiciels : calcul du depot de puissance, reconstruction des cartes thermiques et calcul des signaux radiometriques.
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Kaabi, Abderrahmen. "Substrat architecturé et brasure composite sans plomb pour l'électronique de puissance des véhicules électriques ou hybrides : conception et procédés". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00626665.
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Les modules électroniques de puissance (dizaines de kW) sont des composants essentiels pour le développement des véhicules électriques et hybrides. Ces modules sont des assemblages de composants électroniques en silicium (transistor et diode) sur un substrat généralement en cuivre par brasage tendre. Le substrat assure le maintien mécanique et le transfert de la chaleur pour obtenir une température de fonctionnement convenable (<175°C) du silicium. En fonctionnement, une partie de la puissance est dissipée sous forme d'un flux de chaleur à cause de la résistance interne des semi-conducteurs. Ce flux diffuse de la face supérieure des composants électroniques vers le substrat et engendre l'échauffement de l'assemblage. Du fait que cet assemblage comprend divers matériaux, les dilatations thermiques différentes génèrent des contraintes de cisaillement dans la zone de liaison (brasure) en provoquant l'endommagement des modules électroniques. Pour résoudre ce problème, le substrat doit présenter un compromis entre des caractéristiques électriques et thermiques proches de celles du substrat actuel (Cu) et un coefficient de dilatation linéique proche de celui du semiconducteur (Si). Une des solutions alternatives consiste à développer un matériau composite architecturé. Nous proposons d'atténuer les effets mécaniques de la dilatation différentielle à l'aide d'un substrat architecturé. Le substrat proposé est un matériau composite métallique dont les paramètres de forme ont été optimisés par simulation numérique et validés expérimentalement afin d'accroître au mieux la conductivité du substrat et d'en réduire la dilatation macroscopique. La fabrication à l'échelle du laboratoire est abordée et les variantes du colaminage sont comparées pour réaliser l'architecture interne proposée. En outre, les alliages sans plomb utilisés à ce jour pour le brasage souffrent d'une faible résistance au vieillissement thermique. Sous l'effet de la chaleur, la microstructure initiale de la brasure peut évoluer en donnant naissance à des intermétalliques. Les plaquettes aciculaires (aiguilles) constituent des sites de concentration de contraintes. Cette étude vise également à développer une brasure sans plomb mais relativement réfractaire présentant des conductivités thermique et électrique élevées, associées à une dilatabilité la plus proche possible de celle du silicium. L'architecture de la brasure devrait limiter la croissance des intermétalliques lors du vieillissement.
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Barge, David. "Etude de la faisabilité de caissons traversant dans le silicium pour application aux composants de puissance". Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30111.
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La diffusion de dopants dans le silicium, sur des profondeurs dépassant dix microns, est un procédé peu étudie en technologie nucro-éîèctroniquc, Celui ci est pourtant potentiellement utile pour l'élaboration de dispositifs de puissance aux propriétés électriques originales. Cette diffusion nécessite cependant la mise en oeuvre des recuits particulièrement longs ̂à des température très élevées. Les. Effets de ce type de traitement thermique sur les propriétôs'du silicium sont peu connus. Nous avons étudié Pimpact de ces recuits sur l'état de surface et les propriétés électriques du silicium orienté (100). Nous avons pu mettre alors en évidence une fortedégradation de la surface. Celle ci à pu être pu reliée à une dynamique de surface inattendue, dont nous avons pu rendre compte des effets sur la topographie de la face * (100) au moyen d'un modèle BCT. La dégradation des propriétés électriques du silicium, elte, a pu être reliée à la diffusion d p̂uretés, dont nous avons pu atténuer les effets ne procédant à une neutralisation appropriée de leur propriétés électriquesDiffusion of dopants in silicon in depths exceeding 10 micron is a process rarely studied micro-electromcs. This kind of process of some interest for the elaboration of specific power devices. However, to perform such diffusion, a long time si needed, even a high temperature, and the consequence of a this long annealing on the properties of silicon are almost unknown. We have studied the impact of these annealings on the surface state and the electric properties of (100) silicon. A strong perturbation of the surface state was shown. This degradation could be linked with an unsuspected surface dynamic, that can be explained with an adapted BCF model. The observed degradation of the electrical properties of the silicon could be linked with impurities diffusion during the annealing. We have shown that it was possible to reduce the effects of these impurities by an adequate gettering
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Manin, Lionel. "Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur : application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages". Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0019/these.pdf.
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La Conception Mécanique Assistée par Ordinateur (CMAO) a pour objet de concevoir des produits en intégrant un maximum de contraintes. L'objectif principal étant de toujours mieux prévoir le comportement du produit afin d'en optimiser la conception. La prévision du comportement d'un produit passe par l'élaboration de modèles à plusieurs niveaux de comportement. Dans notre travail, nous avons considéré la prévision du comportement thermique d'un système en cours de conception. En effet, actuellement la réduction de la masse des systèmes pour en optimiser le rendement diminue la capacité de dissipation d'énergie et conduit à une élévation des niveaux de température moyen qu'il devient nécessaire d'intégrer au processus de conception mécanique. Nous avons retenu les applications de transmissions de puissance par engrenages. L'originalité du travail provient du fait qu'un assemblage de modélisations variées à différents niveaux d'observation est effectué pour aboutir à un modèle de comportement thermique global. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de fixer les bases du travail; et de recenser les différentes approches et modélisations existantes des phénomènes thermiques dans les transmissions de puissance par engrenages. Ensuite, une méthodologie de modélisation du comportement thermique d'une boîte générique de transmission de puissance par engrenages a été développée. Un modèle thermique nodal du système complet a été réalisé en intégrant des modèles thermiques nodaux définis pour chaque classe d'éléments technologiques. L'approche numérique a été validée expérimentalement sur banc d'essais. Enfin, une exploitation de la méthodologie est présentée à travers des prévisions de comportement utiles pour la conception mécanique d'un système de transmission de puissance par engrenagesThe aim of Computer Aided Design in mechanics is to design products with a maximum constraints integrated in the design process. The main aim is to predict as closest as possible the mechanism behavior in order to optimize its design. Numerical modeling provides results in several fields (static's, dynamics, thermal behavior…), in this work, we have considered the thermal behavior of a system at its preliminary design step. The actual trends of saving weight in order to increase efficiency reduce the heat dissipation capacity and consequently create a rise of the mean operating temperatures which must be integrated in the design process. The application in this work deals with the thermal behavior prediction of power gearing transmissions. The originality of this work comes from the simultaneous application of global and local approaches. First, a bibliographical study has been done in order to set down the bases of the work, and to make a census of the different existing approaches and modeling studies of the thermal problem in power gearing transmissions. Then, a methodology of thermal behavior modeling of a generic power gearing transmission has been developed. A global thermal model has been achieved using the thermal network method; it is composed of local models defined for each technological class of elements. Experiments on industrial test bench were carried out in order to validate the numerical approach. Finally, the established procedures were applied in order to provide thermal behavior prediction in several cases for mechanical design
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Hamidi, Amina. "Contribution à l'étude des phénomènes de fatique thermique des modules IGBT de forte puissance destinés aux applications de traction". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL050N.
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La récente introduction de la technologie d'intégration hybride des modules IGBT de forte puissance daris les chaînes de traction, là où les thyristors et thyristors GTO à boîtiers pressés sont classiquement utilisés, a amené des interrogations quant à sa tenue aux cycles thermiques caractéristiques du domaine des transports. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse avaient pour objectif d'apporter une contribution à la compréhension des mécanismes qui régissent la défaillance des modules IGBT dans l'environnement de la traction en passant par la connaissance des paramètres qui accélèrent le vieillissement ainsi que des indicateurs de défaillance ; ceci avec le soucis d'aboutir à une loi estimant la durée de vie des modules en fonction de leurs conditions d'utilisation. Le problème a été abordé avec une approche expérimentale d'essais accélérés de vieillissement associés à des analyses technologiques ainsi qu'à des analyses de défaillance. Une méthode de mesures locales de température sur les surfaces des pastilles de silicium a été validée et a permis de localiser et d'évaluer les contraintes thermiques les plus importantes dans des conditions de cyclage thermique de puissance. Une modélisation ou comportement thermique des assemblages des modules, au moyen du logiciel LAASTHERM, a alors été possible grâce à un recalage et une évaluation par les résultats expérimentaux. Des modélisations locales par éléments finis ont également été réalisées, elles ont permis d'estimer les contraintes thermomécaniques aux interfaces les plus sensibles. Nous nous sommes finalement attachés à proposer un modèle empirique de fatigue tenant compte des principaux accélérateurs de vieillissement identifiés, mais sa mise en œuvre et sa validation n'ont pas été possibles pendant la durée de la thèse car elles nécessitent un nombre considérable de résultats d'essais accélérésThe recent use of the hybrid integration technology of high power IGBT modules in traction applications instead of the classically used presspacked thyristors or GTOs introduced new questions conceming the reliability of the modules' packaging when subjected to the traction thermal cycles. The aim of this thesis is to contribute to understand the failure mechanisms of IGBT modules in traction environment. Therefore, a good knowledge of the aging accelerators and the failure indicators is indispensable. The long term goal of the study is to help to find a law expressi11g the modules life time as a function of their working conditions. To treat the problem, we chose an experimental approach consisting in power cycling accelerated tests and technological and failure analysis. We validated a contact temperature measurement method on silicon chips surface which was used to localize and evaluate the highest thernial stress in power cycling conditions. These measurements made it possible to evaluate a thermal model of the modules packaging using LAASTHERM software. A local thermomechanical modeling of the modules with the finite element method was also achieved and provided the mechanical stress in the weakest interfaces of the packaging. We finally proposed an empirical aging model but we didn't get enough experimental data to validate it
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Baubeau, Emmanuel. "Etude et réalisation d'une chaine laser femtoseconde haute cadence de haute puissance moyenne : applications au micro-usinage". Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112326.
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Depuis le début des années 90, de grands progrès ont été réalisés dans les sources laser à impulsions courtes, essentiellement basées sur le cristal de saphir dopé au titane. Les efforts ont principalement porté sur la diminution de la durée et l'augmentation de l'énergie. Parallèlement, les sources à haut taux de répétition (de l'ordre de la dizaine de kilohertz), ont fait l'objet de peu d'études. Une première partie de ce travail est consacrée à l'étude et à la réalisation d'une source à 15 kHz de haute puissance moyenne. Le laser de pompe utilisé est ici un laser à vapeur de cuivre hybride (CuHBr), d'une puissance de 100 W. Le manuscript présente une étude détaillée des problèmes thermiques dans les cristaux à ces cadences et de prise en compte de ces derniers dans le dimensionnement d'une cavité régénérative et des amplificateurs multi-passages. Dans une deuxième partie, on s'intéresse à une application particulière de ces sources haute cadence: le micro-usinage. Des résultas expérimentaux sont présentés, essentiellement dans les métaux. Pour tenter de comprendre la spécificité des mécanismes d'interaction laser-matière en régime femtoseconde dans ces derniers, un modèle à deux températures est développé qui permet de simuler la longueur de diffusion thermique (radiale et axiale) sur les bords de l'usinage. Les résultats de cette simulation font apparaître une différence notable de la longueur de diffusion thermique entre le régime nanoseconde et le régime femtosecondeSince the early 90's, much progress has been done in the field of ultrashort laser sources, mostly based on Ti:sapphire crystals. The shortest pulse duration and the highest energy were the main goals of these developments. In the same time, few work has been done on high-repetition rate sources (more than ten kilohertz). The first part of this work is dedicated to the study of a 15 kHz femtoseconde laser source with high average power. The pump laser is a 100-W Hybrid copper vapour laser. Thermal effects inside the crystals are carefully studied as well as the design of a regenerative cavity and multi-pass amplifiers taking into account these thermal problems. The second part deals with a particular application of these high-repetition rate sources: micro-machining. Experimental results are shown, mostly on metals. To have a comprehensive approach of the specificity of laser-matter in the femtosecond regime, a two-temperature model is developped. It leads to a simulation of the thermal diffusion length, bath axially and radially. The results shows a striking difference between nanosecond and femtosecond regime
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Amimi, Adel. "Modèle électro-thermique unidimensionnel du transistor bipolaire à grille isolée (IGBT) pour la simulation de circuits de puissance". Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES033.
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Dans le domaine de l'électronique de puissance, où l'environnement et le mode de fonctionnement du composant jouent un rôle primordial, nous constatons que les aspects thermiques doivent être évalués de la même manière que les aspects strictement électriques. Cela suppose entre autres que la température interne des composants doit pouvoir évoluer comme toutes les grandeurs électriques. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle analytique du transistor bipolaire à grille isolée (IGBT) prenant en compte les interactions électro-thermiques dans le composant, en associant au modèle électrique du composant un réseau thermique. Pour cela, deux solutions de complexité différentes ont été envisagées pour l'élaboration du modèle thermique. La première approche (cellulaire) est basée sur l'analogie électrique-thermique. En effet, la propagation du flux de chaleur dans le composant est modélisée par un réseau cellulaire RTH(I) - CTH(I) dont les caractéristiques sont déterminées à partir de l'impédance thermique transitoire ZTH du composant. La seconde approche (dite mixte), fondée sur la résolution à une dimension de l'équation de diffusion de la chaleur, utilise un calcul plus précis de la température dans la couche de silicium, tout en conservant une représentation à base de cellules RTH-CTH pour l'ensemble du boîtier et de l'environnement. Le modèle électro-thermique ainsi développé est implanté en langage MAST dans le simulateur de circuits Saber.
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Belaïd, Mohamed Ali. "Contribution à l’analyse des dégradations d’origine thermique et des interactions électrothermiques dans les dispositifs LDMOS RF de puissance". Rouen, 2006. http://www.theses.fr/2006ROUES053.
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Les caractéristiques du semiconducteur sont sensibles à la variation de la température, en particulier pour les composants hyperfréquence de puissance. La température peut limiter la durée de vie du semiconducteur et joue un rôle essentiel dans les mécanismes de dégradation. Les phénomènes thermiques restent cependant la principale cause de dégradation dans la majorité des cas. Par conséquent, les aspects thermiques deviennent importants pour le RF de puissance dans beaucoup d’applications qui peuvent mener à la défaillance du dispositif. Ce travail présente un banc dédié aux vieillissements thermiques. Le transistor RF LDMOS de puissance a été retenu pour nos premiers tests en vieillissement accélérés, sous diverses conditions. Une caractérisation électrique (logiciel IC-CAP) précieuse a été effectuée, et un modèle électrothermique (sous ADS) a été implanté prenant en compte l’évolution de la température dans le composant, lequel est utilisé comme outil de fiabilité (extraction des paramètres). Ainsi, un examen complet de ces paramètres électriques critiques est exposé et analysé. Toutes les dérives des paramètres électriques après des vieillissements accélérés sont étudiées et discutées. D’après l’analyse de ces résultats, on constate que la dérive des principaux paramètres électriques est sensible au nombre de cycle, à la variation de température ΔT et au courant Ids traversant le dispositif. La variation est plus importante dans le test choc à froid que dans le test choc à chaud. Dans le cas de cyclage et de choc thermiques, dés qu’on couple les deux contraintes (thermique et électrique), le taux de dégradation est accéléré. Pour comprendre les phénomènes physiques de dégradation, mis en jeu dans la structure, nous avons fait appel à une simulation physique 2-D (Silvaco-Atlas). Finalement, le mécanisme de dégradation proposé pour le RF LDMOS de puissance c’est le phénomène d’injection des porteurs chauds dans les pièges d’oxyde déjà existants et/ou dans l’interface Si/SiO2The semiconductor characteristics are sensitive to temperature variations, in particular for ultra high frequency power devices. The temperature can limit the lifetime of semiconductors and plays an essential part in the degradation mechanisms. The thermal phenomenon remains however the principal cause of degradation in most cases. Consequently, the thermal aspects are becoming important for RF power devices in many applications, which can lead to the device failure. This work presents a bench dedicated to the thermal ageing. A power FR LDMOS transistor has been chosen for our first tests in accelerated ageing under various conditions. An electric characterization (IC-CAP software) has been made, and a thermoelectric model (under ADS) has been implemented, taking into account the temperature evolution in the device, which is used as the reliability tool (parameters extraction)