Etude et conception d'un interrupteur de puissance monolithique à auto-commutation:le thyristor dual disjoncteur.
Résumé
Systems using renewable energies, use switches with complex and bulky drive circuit. Self -controlled switches lead to simplified topologies of this power converters because self switching mode operation does not require any auxiliary power supply, external drive circuit and sensor. That's why we propose to develop, with functional integration concept, an integrated device with self-switching and current bidirectional capabilities, i.e. a self turn-off zero voltage switching mode thyristor. To achieve this function, two original topologies based on a MOS-thyristor and an IGBT are proposed. The two solutions are analyzed with 2D physical simulation and then devices are realized. The electrical characterizations show that electrical behavior of the first solution, well suited to monolithic integration, is very sensitive to technological parameters. The second topology is more interesting to validate the electrical target specifications but its integration is more difficult.
Les dispositifs à récupération d'énergie nécessitent des convertisseurs réversibles en courant dont le circuit de commande est complexe et encombrant. Les interrupteurs auto-commutés sont une solution pour simplifier les topologies de ces convertisseurs car leurs commutations ne nécessitent ni alimentation auxiliaire, ni circuit de commande et capteur externes. Le travail mené consiste à développer, par le biais de l'intégration fonctionnelle, un interrupteur monolithique réversible en courant à auto-commutation : un thyristor dual auto-blocable. Pour réaliser cette fonction, deux architectures sont proposées : une basée sur un thyristor-MOS et une basée sur un IGBT. Les deux solutions sont étudiées à l'aide de la simulation 2D puis réalisées technologiquement. Les tests électriques des composants montrent que la première solution, intéressante d'un point de vue intégration monolithique, présente un comportement électrique très sensible aux paramètres technologiques. La deuxième solution est plus difficilement intégrable, mais son fonctionnement s'avère beaucoup moins délicat.
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