2,933 research outputs found
Conception, réalisation et caractérisation d\u27un composant limiteur de courant en carbure de silicium et son intégration système
No full textL\u27expansion, des réseaux électriques en tous genres : distribution d\u27énergie, télécommunication, dans les secteurs tant industriel que domestique a fortement contribué à l\u27augmentation des risques d\u27apparition de défauts, tels qu\u27une surtension ou une surintensité. Cette multiplicité et complexité des réseaux électrique et le besoin de disposer de systèmes fiables et à haut rendement a favorisé le développement de dispositifs de protection, et plus particulièrement de la protection série. Du fait de la forte énergie apparaissant lors d\u27un court-circuit, plusieurs contraintes apparaissent pour la conception d\u27un composant limiteur de courant. La première concerne son aptitude à limiter et dissiper l\u27énergie du court-circuit, sous forme de chaleur. La deuxième contrainte est la capacité du composant (ou du système) à fonctionner sous haute tension, du fait des surtensions pouvant apparaître dans les installations électriques en cas de défaut. Ces deux contraintes, et les propriétés physiques du carbure de silicium, ont conduit à une étude de faisabilité d\u27un composant limiteur de courant en utilisant du SiC-4H, d\u27un calibre en courant de 32 A pour une tension nominale VN = 690 V. Une structure de type VJFET a été retenue, puis optimisée en tenant compte du cahier des charges, des particularités physiques du SiC et de la technologie de fabrication associée. Un premier lot de composant a été fabriqué, mettant en évidence la possibilité d\u27obtenir un composant limiteur de courant bidirectionnel en courant et en tension, fonctionnant pour des tensions maximale de l\u27ordre de 970V. Les divers résultats issus du premier lot de composants ont permis d\u27effectuer quelques ajustements pour la fabrication d\u27un deuxième lot de composants afin de valider la faisabilité d\u27un composant limiteur de courant, d\u27étudier la mise en parallèle massive de structures élémentaire pour atteindre les objectifs en courant et de s\u27intéresser également à la possibilité de l\u27intégration système du l
Design, simulation and electrical evaluation of 4H-SiC Junction Field Effect Transistor
No full textLa thèse intitulée "Conception, caractérisation et optimisation d’un transistor à effet de champ haute tension en Carbure de Silicium (SiC) et de leur diode associée", s’est déroulée au sein du laboratoire AMPERE sous la direction du Prof. D. PLANSON. Des premiers démonstrateurs de JFET ont été réalisés. Le blocage du JFET n'est pas efficace, ceci étant lié aux difficultés de réalisation technologique. Le premier travail a consisté en leur caractérisation précise puis en leur simulation, en tenant compte des erreurs de processus de fabrication. Ensuite, un nouveau masque a été dessiné en tenant en compte des problèmes technologiques identifiés. Les performances électriques de la nouvelle génération du composant ont ainsi démontré une amélioration importante au niveau de la tenue en tension. Dans le même temps, de nouveaux problèmes se sont révélés, qu’il sera nécessaire de résoudre dans le cadre de travaux futurs. Par ailleurs, les aspects de tenue en court-circuit des JFETs en SiC commercialement disponibles ont été étudiés finement. Les simulations électrothermiques par TCAD ont révélé les modes de défaillances. Ceci a permis d'établir finalement des modèles physiques valables pour les JFETs en SiC.Silicon carbide (SiC) has higher critical electric field for breakdown and lower intrinsic carrier concentration than silicon, which are very attractive for high power and high temperature power electric applications. In this thesis, a new 3.3kV/20A SiC-4H JFET is designed and fabricated for motor drive (330kW). This breakdown voltage is beyond the state of art of the commercial unipolar SiC devices. The first characterization shows that the breakdown voltage is lower (2.5kV) than its theoretical value. Also the on-state resistance is more important than expected. By means of finite element simulation the origins of the failure are identified and then verified by optical analysis. Hence, a new layout is designed followed by a new generation of SiC-4H JFET is fabricated. Test results show the 3.3kV JFET is developed successfully. Meanwhile, the electro-thermal mechanism in the SiC JFETs under short circuit is studied by means of TCAD simulation. The commercial 1200V SIT (USCi) and LV-JFET (Infineon) are used as sample. A hotspot inside the structures is observed. And the impact the bulk thickness and the canal doping on the short circuit capability of the devices are shown. The physical models validated by this study will be used on our 3.3kV once it is packaged
On Pina Bausch’s Legacy: an interview with Dominique Mercy
No full textPerhaps no other author has better characterized the work of Pina’s
dancers – and, therefore, the artist’s herself – than José Sasportes – a
remarkable Portuguese dance critic and historian. This brief observation of
Sasportes, made in a text entitled Acção para bailarinos [Action for dancers],
and regarding an event held in Lisbon in honor to Pina Bausch, allows to perceive in quite clearly the meaning of the experience and legacy of a remarkable artist, that are summarized in the figure of one of her greatest collaborators, Dominique Mercy.
Certainly, there is no need to introduce Dominique. It is worthy,
though, to recover some moments that preceded his fortuitous encounter with Pina in the early 1970’s in Saratoga, United States. Born in 1950 in the city of Mauzac, France, Dominique’s first professional steps in the dance world from the mid-1960’s on were in the Bordeaux Grand Théâtre,
later followed by the Amiens Ballet du Art Contemporain. In 1973, two
years after his first encounter with Pina in the Summer Festival of Saratoga,
in 1971, Dominique goes to Germany, to Wuppertal, to be part of the
recently founded Tanztheater.
His close relationship with Pina allowed, in fact, that her legacy could
be kept alive following her sudden death in 2009. Dominique took over the
artistic direction of the Company with Robert Sturm for some of the
following years, having later transferred the position to his co-worker and
dancer Lutz Forster. It was beside Pina and so many others from the
Wuppertal ensemble that Dominique ended up writing one of the major
pages in the annals of dance history in the 20th century.
The experience of – or rather, with – Pina that each one of us
apparently has with her when meeting her work for the first time, allowing
to understand in a certain extent the fascination that she exerts until
nowadays on the audience, passes as well and indispensably through those
who worked with her and by her means. My first time with Pina was, for
sure, beside Dominique Mercy, or rather, in front of him. Dominique was
half-naked, wearing only a tutu and carrying a watering can. It was 2006,
for the presentation of Fur die kinder von gestern, heunte und morgen, in
Porto Alegre. Pina was also there.
The unusual encounter – even though separated by the proscenium
arch – would happen again years later in Paris. However, this time, in
2011, without Pina and with no line dividing us. I was introduced to
Dominique following one of the presentations of Como el musguito em la
piedra..., by the also Tanztheater Wuppertal dancer Daphnis Kokkinos. On
that occasion, Dominique had an extremely light and welcoming attitude.
Over the years, I noticed that it was not a protocol way of introduction, but
Dominique Mercy; Marcelo de Andrade Pereira – On Pina
Bausch’s Legacy: an interview with Dominique Mercy
the very donation of part of what he was, how he was, not in a way, but in
his way, with or without tutu. In January 2018, when recollecting that
encounter with Dominique in his house in Barmen, Wuppertal, he did not
remember it. And he certainly could not, as I, absorbed in my amazement,
had articulated little – or nothing – at that moment. However, even in my
involuntary contemplation, something had been given to me, a long-lasting
presence.
It was according to Dominique’s generous, honest and delicate way
that this interview actually happened. I thank him for the attention and for
the coffee. I also thank my dear friend Eddie Martinez, who made this and
so many other happy encounters possible to me
Caractérisation, modélisation et intégration de JFET de puissance en carbure de silicium dans des convertisseurs haute température, haute tension
No full textLes systèmes délectroniques de puissance ont grandement bénéficié du progrès révolutionnaire des composants de puissance en silicium (Si). Actuellement la quasi-totalité des applications délectronique de puissance utilise des composants en Si. Les applications délectroniques de puissance à haute température, haute tension et forte puissance sont de plus en plus croissantes et le silicium atteint ses limites. Le carbure de silicium (SiC) est un matériau semi-conducteur à large bande dénergie interdite. Les propriétés électriques de ce matériau devancent celles du silicium, ce qui signifie quun composant en SiC présente de meilleures performances par rapport à son équivalent en silicium (Si). Les différents travaux à travers le monde démontrent un avenir prometteur pour le SiC dans la prochaine génération des composants de puissance. Le transistor JFET-SiC est linterrupteur le plus avancé dans son développement technologique car il est au stade de la pré-commercialisation. Un modèle de type circuit pour les composants en SiC présente une extrême importance pour lanalyse et la conception de circuits de convertisseurs, en particulier, si une comparaison avec les composants en Si est établie. Le travail réalisé au cours de cette thèse, consiste à caractériser électriquement plusieurs versions de JFET-SiC pour des températures comprises entre 25°C et 225°C. Les caractérisations sont basées sur des mesures DC (Courant - Tension) en utilisant un traceur de caractéristiques, des mesures AC (Capacité - Tension) en utilisant un analyseur dimpédance et des mesures en commutation sur charge R-L (Résistive-Inductive). Lobjectif est détablir un modèle analytique du transistor JFET-SiCED. Ce modèle est basé sur lanalyse physique et comportementale du JFET en tenant compte de linfluence de la température et de la présence des deux canaux intrinsèques. Le modèle a été développé en langage VHDL-AMS et validé en régime statique ainsi quen dynamique en utilisant le simulateur SIMPLORER 7.0. La validation du modèle montre une excellente concordance entre les mesures et la simulation
Conception, Réalisation et Caractérisation d\u27un composant limiteur de courant en carbure de silicium
No full textLa filière carbure de silicium pour la réalisation de composants de puissance semble être prometteuse dans un avenir proche. Ses propriétés physiques en font un excellent candidat pour des applications où se mêlent haute tension et haute température. Le sujet abordé dans cette thèse entre intégralement dans ce domaine en proposant l\u27étude d\u27un composant limiteur de courant en carbure de silicium. Ce dispositif est destiné à la protection des systèmes électriques contre les surintensités sur un réseau 50 Hz. La fonction demandée est de limiter le courant de surcharge sur une durée limitée et suffisante pour autoriser l\u27ouverture de la ligne par un organe disjoncteur dans des conditions propices. La conception d\u27un composant en SiC-4H répondant au cahier des charges (600 V / 50 A) a abouti à une définition des paramètres technologiques assistée par le logiciel de simulation par éléments finis développé par ISETM TCAD. Un premier prototype, réalisé avec le concours du CNM (Barcelone), montre une densité de courant de saturation d\u27environ 200 A.cm-2 et une résistance série spécifique de 150 m&.cm2. Le concept proposé en simulation a été vérifié expérimentalement. Le démonstrateur a permis de "rôder" certains points technologiques et de définir un ensemble de corrections envisagées sur la réalisation d\u27un second prototype. Les prototypes suivant atteignent une densité de courant de saturation de 800 A.cm-2 avec une résistance série spécifique de 14 m&.cm2. Les seconds prototypes de composants limiteurs de courant en SiC-4H réalisés se situent parmi les meilleurs représentants des Accu-MOSFETs obtenus dans la littérature
Optimisation des étapes technologiques pour la fabrication de composants de puissance en carbure de silicium
No full textEn électronique de puissance, la filière silicium représente la quasi-totalité des composants actifs. De nos jours, avec les nouvelles contraintes, des tensions élevées (>5kV), des températures de fonctionnement importantes (>200 C), le silicium a atteint ses limites. Le carbure de silicium (SiC) est un semi-conducteur à large bande interdite. Il possède des propriétés physiques bien supérieures à celles du silicium pour les applications de puissance. Cependant, la technologie de fabrication des composants de puissance n\u27est pas encore mature. Les travaux de cette thèse portent sur l\u27optimisation des étapes technologiques nécessaires pour la fabrication de composants de puissance en SiC. Et plus particulièrement la gravure plasma pour la mise en place d\u27une protection périphérique mesa et le contact ohmique sur le SiC de type P ont été étudiés. Ces améliorations ont été implémentées dans la fabrication de différentes diodes SiC et ont permis d\u27obtenir des composants de 1,2kV à 6kV
Design of peripheral junction protections suitable for monocristalline diamond Schotky diodes
No full textCette thèse se place dans le cadre du projet Diamonix, qui vise à établir une filière diamant en France. La thèse porte sur des travaux de dimensionnement de protection périphérique, structure nécessaire au bon fonctionnement des composants d’électronique de puissance. Le développement de protections périphériques applicables aux diodes Schottky sur diamant monocristallin nécessite plusieurs étapes. Après un premier chapitre détaillant l’état de l’art de l’utilisation de diamant en électronique de puissance, nous nous attardons sur la conception de protection périphérique basée sur une plaque de champ à l’aide de divers diélectriques et ensuite à l’aide d’un matériau semi-résistif dans le chapitre 2. Ces simulations sont réalisées à l’aide du logiciel SENTAURUS TCAD. Le troisième chapitre essaie de répondre aux problèmes technologiques posés par le chapitre 2. Nous avons ainsi développé une nouvelle technique de gravure basée sur une succession d’étapes utilisant Ar/O2 puis CF4/O2. Puis, dans un deuxième temps, nous avons réalisé des capacités Métal/Diélectrique/Diamant afin de qualifier le comportement des diélectriques sur le matériau diamant. Leur comportement est problématique mais il s’agit à notre connaissance de la première étude poussée de capacités sur diamant. Le chapitre 4 revient sur la fabrication et la caractérisation de diodes Schottky protégées à l’aide de plaques de champ sur divers diélectriques, les résultats obtenus étant mitigés. Enfin, la conclusion revient sur les résultats importants de simulation, de gravure, de caractérisation des capacités et des diodes Schottky pour ensuite s’élargir et donner des perspectives de travail.This thesis work is part of the Diamonix project, which is about forming a France-based supply and fabrication of diamond electronics devices. Work in this thesis is centered upon designing a peripheral junction protection suitable for diamond Schottky diodes, a vital structure for the right behavior of power electronics components. Such design on monocristalline diamond substrates needs several steps. After a first chapter dealing with diamond state of the art in power electronics, emphasis is brought upon the design of a field plate protection using several dielectric materials and a semi-resistive component in the second chapter. Those simulations are carried out using SENTAURUS TCAD software suite. The third chapter tries to answer any technological difficulties met in the second chapter. For instance, a new etching technique based upon a succession of steps has beeen developped. Then, Metal/Dielectric/Diamond capacitors were made to determine the electrical behavior of those dielectrics on diamond. Their behavior is problematic but it is to our knowledge the first time such devices are characterized in such extent. The fourth chapter deals with the processing and characterizing of diamond Schottky diodes protected using field plates on several dielectrics, which measurements results are a bit disappointing. Finally, the conclusion insists on the main results of the thesis and then opens up to a discussion over the perspectives of future works around diamond
Design and optimization of light triggered thyristor in silicon carbide for pulse power applications
No full textL'Institut franco-allemand de recherche de Saint-Louis (ISL) développe des alimentations de forte puissance pour des applications d'électronique impulsionnelle. En vue de réduire les pertes, l'encombrement et le poids de ces systèmes, des thyristors en carbure de silicium pourraient à l'avenir remplacer les interrupteurs en silicium actuels. C'est dans le cadre de la collaboration entre le laboratoire Ampère et l'ISL que s'inscrit cette thèse sur ce thème de recherche. Les propriétés physiques du carbure de silicium et les composants réalisés par différents laboratoires universitaires et industriels ont démontré les aptitudes de ce matériau pour les fortes puissances. Le travail réalisé au cours de cette thèse a permis de concevoir de réaliser et de caractériser des thyristors optiques en carbure de silicium. Dans un premier temps, le travail de conception, basé sur des simulations éléments finis, a permis d'optimiser deux protections périphériques, la JTE multiple gravée et la JTE assistée par anneaux gravée, toutes deux robustes vis à vis des incertitudes technologiques sur la gravure, et ayant la particularité de ne pas recourir à l'implantation ionique. Deux séries de thyristors optiques ont ainsi été fabriquées. Le premier lot avait pour but de valider la faisabilité du déclenchement optique de thyristor avec des diodes électroluminescentes UV. Le deuxième lot a permis de mettre en œuvre la JTE assistée par anneaux. Une tenue en tension maximale de 6,3 kV a été mesurée sur ces thyristors. Ces composants sont aussi destinés à évaluer les possibilités en termes d'impulsion de courant des thyristors SiC. A ce titre, deux premières caractérisations ont été effectuées et les dispositifs ont été capables de passer un courant crête de 156 A (soit une densité de courant de 15,6 kA.cm-2) sur une impulsion de 10 μs de large et 40 A (4 kA.cm-2) sur une impulsion de 650 microsecondes de large. Ces résultats montrent une progression significative par rapport aux précédents travaux réalisés sur le thyristor SiC au laboratoire. Ils valident également la bonne stabilité de la technologie de fabrication de l'ISL (gravure, contact ohmique). Cependant, le rendement de fabrication devra être amélioré par le travail mené actuellement par l'ISL, sur la passivation des composants.In order to reduce the losses, the weight and the volume of the power supply of its pulse power systems, the French German research institute of Saint-Louis (ISL) intends to replace the currently used silicon switches by silicon carbide thyristors. This work, in the frame of the collaboration between Ampere laboratory and ISL, deals with the design the fabrication and the characterization of light triggered thyristors in silicon carbide. In the first place, two device terminations, the graded etched JTE and the guard ring assisted etched JTE, have been optimized using finite element simulation. These two structures are tolerant to technological uncertainties and don’t need ion implantation. Two series of light triggered thyristors were also fabricated. Concerning the first run, the light triggering of SiC thyristor with UV light-emitting diodes was demonstrated. The guard ring assisted etched JTE was tested on the second run. The best blocking voltage measured on devices with this termination was 6.3 kV. These devices also aim at assessing the pulse current capabilities of silicon carbide thyristors. To this end, two characterizations were performed and a peak current of 156 A (15.6 kA/cm2) was reached with a pulse width of 10 IJS and 40 A (4 kA/cm2) with a pulse width of 650 IJS. These results show a significant progress compared to previous achievements of the laboratory on silicon carbide thyristor. They also validate the good stability of the fabrication technology of the ISL cleanroom (Etching process, ohm le contact). However, the fabrication yield needs to be improved by the optimization of the device passivation, which is currently under progress at ISL
Conception, réalisation et caractérisation d\u27interrupteurs haute tension en carbure de silicium
No full textLes composants à semi-conducteur en silicium connaissent des limites en terme de rapidité, température de travail et d\u27encombrement. Elles sont dues aux propriétés intrinsèques du matériau. Pour pallier ces limites, CEGELY conçoit, réalise et caractérise des composants de puissance en carbure de silicium depuis une dizaine d\u27années. Le travail effectué au cours de cette thèse repose sur la réalisation de démonstrateurs en SiC de type thyristor et JFET possédant une tenue en tension de 5kV. Une structure innovante d\u27un transistor JFET a été conçue et réalisée. Après caractérisation et afin de diminuer les difficultés rencontrées en technologie, une nouvelle conception de JFET est proposée. Des thyristors à électrodes non co-planaires ont été caractérisés. Ils ont montré une tenue en tension de 4 kV et une courant de 1,3 A sous 13 V. Parallèlement, une structure novatrice de thyristor à électrodes co-planaires a été développée et est en cours de fabrication
Use of new bonding materials for multi chip module (MCM)
No full textL’introduction des composants grand gap dans le domaine de l’électronique de puissance requiert une optimisation de son environnement (packaging). En effet, les températures auxquelles peuvent être utilisés ce type de composants sont bien souvent plus grandes que celles supportables par le reste du module. De nouvelles techniques d’assemblage sont à l’étude et notamment certaines à base de frittage d’argent. Ces procédés présentent l’avantage de réaliser l’assemblage à une température modérée (similaire à celle d’une brasure), mais toutefois inférieure à celle de fusion de l’argent. La température de fusion du joint d’attache reste celle du matériau massif (plus de 900°C pour l’argent). Cette technique permet donc de réaliser des attaches pouvant fonctionner à très haute température. Ce travail de thèse a porté sur la mise en oeuvre d’une attache de puce par frittage d’argent. Après une étude des paramètres du procédé permettant d’obtenir la meilleure tenue mécanique (cisaillement), nous avons mis en évidence l’effet prépondérant de la finition des pièces à joindre. Lorsque la finition du substrat est de l’argent, aucun problème d’interface n’est observé et les assemblages sont fiables à t0 et en vieillissement. Généralement, la finition standard pour l’électronique de puissance est constituée d’une couche de nickel et d’or. Pour cette finition, le mécanisme semble différent selon l’épaisseur d’or présente sur le substrat ainsi que l’atmosphère utilisée pour le traitement thermique ou encore la charge appliquée. Globalement, plus l’épaisseur d’or est importante, moindre est l’accroche. Ce comportement semble fortement lié à la diffusion extrêmement rapide de l’argent en surface de l’or (et dans l’or). Cette diffusion a pour conséquence la formation d’une couche de solution solide or-argent. Cette couche a pour source de matière les grains d’argent qui permettent l’adhérence du joint d’argent fritté sur le substrat. Lorsque le volume d’or disponible pour la formation de cette couche est grand, la croissance de celle-ci est favorisée (en termes de surface et d’épaisseur). Cette croissance engendre une consommation des « piliers » d’argent et donc un affaiblissement de l’attache. L’application de pression semble augmenter fortement la concentration de piliers et améliore les résultats, tandis que sous azote, la diffusion de l’argent en surface de l’or semble inhibée, permettant l’obtention de bons résultats (à t0 et après cyclage). Ces résultats ont été mis en pratique pour la réalisation de plusieurs prototypes, dont l’un a été testé électriquement et ce de façon fonctionnelle à plus de 300°C.Use of wide band gap chip in the power electronic industry requires an optimization of the close environment (packaging). Indeed, the can often sustain lower temperature than the die, especially the solder that are used to bond the parts of the module. Consequently, new bonding methods are investigated to enhance the performance of the packages. Silver sintering bonding technique is one the most promising. This method allow to bond parts at moderate temperature and the formed joint to operate at very high temperature (until the melting point of silver). This work is focused on the development of this bonding technique in the case of bonding a dies on a substrate. A study of the influence of the different parameters on the strength of the formed bond has been done. It revealed a major influence of the finishes of the bonded parts. Bonding on silver finished substrate results in good mechanical strength of the bond even after ageing. Furthermore, no interface issues are observed. However, the most used finish for power electronic is not silver but nickel-gold. Regarding this type of finish, the bond quality depends on the gold thickness, sintering profile and also sintering atmosphere. A solid solution of silver and gold seems to develop on the surface of the substrate, decreasing the section of the silver grains in contact with the substrate. Thus the mechanical strength of the assembly is decreased. This effect should be limited by the gold available for the Au-Ag solid solution growth. When sintering under nitrogen, the diffusion of silver on the gold surface is much lower than under air. Good results have been obtained with these configurations and even after ageing. Adding pressure during the thermal treatment seems also to minimize the phenomenon, probably by increasing the number of silver grains in contact with the substrate surface and so reducing the free surface for Au-Ag layer formation. Those results have been used to build prototypes, one of whom has been electrically tested with success at temperatures up to 300°C
- …
