Titre de la thèse : Conception d`un interrupteur

Titre de la thèse : Conception d'un interrupteur en SiC 10 kV à électrode de commande et de
sa diode associée
Domaine scientifique : Électronique de puissance, Composants de puissance à semiconducteur
Mots clefs : Carbure de Silicum, transistors, diode
Présentation ITE Supergrid :
Supergrid Institute est un ITE (Institut de Transition Energétique) dont l’objectif principal est de
travailler sur les réseaux de transport d’électricité à base de courant continu « DC grid ». Cette
ITE est une société de type SAS avec des partenaires privés et académiques comme
actionnaires :
Supergrid est organisé en cinq grands programmes de recherche :
- Architecture, operation et pilotage des réseaux DC
- Equipements pour la mesure et la coupure
- Equipements pour la conversion DC et électronique de puissance
- Cables et lignes
- Ressources pour la stabilisation et le stockage
Le programme 3 “Equipements pour la conversion DC et électronique de puissance” a pour
principal objectif de développer les architectures (topologie et contrôle) des convertisseursde
puissance ACDC et DCDC du megawatt au gigawatt (MVDC & HVDC) pour les besoins des
applications réseaux DC, génération d’énergie électrique et chaînes de traction. Le programme
3 développera aussi les technologies nécessaires pour l’étude et la réalisation de ces
convertisseurs : transformateurs moyenne fréquence, composants semi-conducteur en Carbure
de Silicium (SiC), chaîne de conception multi-physique pour l’étude et la conception des
convertisseurs et packaging-intégration des différents composants. Le sujet de thèse proposé
rentre dans le cadre du programme 3.
Contexte scientifique :
L’objectif de la thèse est de développer des diodes et transistors 10kV en SiC. Tout d’abord, un
travail de compréhension des convertisseurs utilisant ces futurs composants sera fait puis une
Titre du document
Autres mentions (ex. : auteur, etc)
Insérer date
Page :1/3
bibliographie complète sur les composants haute tension afin de mettre en place 3 axes
majeurs de la thèse :
•
•
•
dimensionnement de la protection périphérique et de la passivation pour assurer la
tenue en tension
dimensionnement du démonstrateur de type diode en vue de valider l’étape précédente
recherche et dimensionnement d’une nouvelle architecture de transistors en SiC
Deux composants (diodes et transistors) seront fabriqués dans une salle blanche. Pour chacun
d’entre eux, un cycle en 3 phases sera exécuté : conception, fabrication en salle blanche et
caractérisation électrique. Ce cycle pourra être réitéré jusqu’à l’arrivée de composants
fonctionnels et répondant aux cahiers des charges fixés.
Objectifs de la thèse, verrous scientifiques et contributions originales attendues :
Cette thèse vise à :
 Dimensionner la protection périphérique d'un composants haute tension. La diode est le
véhicule test.
 Dimensionner un transistor 10 kV en SiC.
 Carcatériser électriquement les composants réalisés et faire un retour de conception.
Programme de recherche et démarche scientifique proposée :
La démarche proposée est une démarche classique : étude bibliographique, recherche de
solutions nouvelles ou adaptation de solutions existantes, simulations éléments finis et type
circuit pour le pré-dimensionnement, fabrication et caractérisations électriques expérimentales.
Encadrement
scientifique,
intégration
au
sein
du
laboratoire
(Département/Equipe(s) impliquée(s)), collaboration(s)/partenariat(s) extérieur(s) :
Laboratoire Ampère UMR CNRS 5005 http://www.ampere-lab.fr/
◦
Département Énergie Électrique (EE)
Équipe Électronique de Puissance et Intégration (EPI)
▪
Pierre Brosselard
[email protected]
Dominique Tournier
[email protected]
▪
Dominique Planson
[email protected]
ITE Supergrid Institute
▪
Michel Mermet-Guyennet [email protected]
Profil du candidat recherché :
Le candidat devra posséder une formation en génie électrique, avec la volonté d'élargir son
spectre de compétences vers les domaines comme les technologies de fabrication de
l'électronique, l'électronique de puissance, ou la thermique.
Compétences qui seront développées au cours de la thèse et perspectives
professionnelles :
La thèse sera l'occasion de développer des compétences dans le domaine de l'électronique de
puissance. Les aspects composant de puissance font à l'heure actuelle l'objet de
Titre du document
Autres mentions (ex. : auteur, etc)
Insérer date
Page :2/3
développements importants, que ce soit dans le domaine de la haute tension comme dans tous
les autres domaines d'application de l'électronique de puissance (automobile, industrie,
aéronautique, ferroviaire...). La maîtrise de ce sujet, à mi-chemin entre le génie électrique et la
micro-électronique est donc recherchée par les industriels.
Références bibliographiques sur le sujet de thèse :
19 kV 4H-SiC N-IGBTs, S. Ryu, C. Capell, C. Jonas, M.O’ Loughlin, J. Clayton, E. Van Brut, K. Lam,
J. Richmond, A. Kadavelgu, S. Bhattacharya, A. Burk, A. Agarwal, D. Grider, S. Allen and J.
Palmour
Ultrahigh-voltage (>20kV) SiC PiN Diodes with a Space-Modulated JTE and Lifetime
Enhancement Process via Thermal Oxidation, N. Kaji, H. Niwa, J. Suda and T. T. Kimoto
Titre du document
Autres mentions (ex. : auteur, etc)
Insérer date
Page :3/3