Contribution à l'identification des paramètres technologies de la diode PIN de puissance à partir des caractéristiques de commutation à l'ouverture

par Chung-Chieh Lin

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Hervé Morel.


  • Résumé

    L'utilisation d'un modèle de composant électronique réclame la connaissance des paramètres de ce modèle. Classiquement pour obtenir ces paramètres, la confrontation entre la simulation et l'expérience est utilisée. Il existe un standard industriel, IC-CAP, pour l'identification des paramètres d'un composant à semiconducteur (en microélectronique). Celui-ci permet la mesure de caractéristiques électriques d'une part, l'extraction et l'optimisation des paramètres pour les modèles SPICE d'autre part. En s'inspirant de ce système, nous avons développé un banc d'identification des paramètres pour les composants de puissance et pour la diode PIN de puissance en particulier. Nous avons utilisé les modèles de diode développés par le CEGELY (Centre de Génie Electrique de Lyon), qui utilisent des paramètres technologiques comme par exemple : la largeur et le dopage de la base, la durée de vie ambipolaire dans la base et la surface effective. En microélectronique, les caractéristiques mesurées sont des caractéristiques statiques et des capacités. Pour les composants de puissance, ces mesures ne sont pas assez sensibles à la durée de vie. En revanche, le courant et la tension pendant la phase de commutation à l'ouverture nous fournissent les informations suffisamment riches pour l'évaluation des principaux paramètres technologiques. Pour mesurer ces caractéristiques électriques à l'ouverture, nous avons utilisé une cellule de commutation avec une source de courant et une source de tension. Les sondes de courant et de tension contribuent pour une grande part aux erreurs de mesure. Toutefois, en utilisant la comparaison entre la simulation et l'expérience (sur le recouvrement inverse), deux méthodes d'optimisation se sont avérées satisfaisantes : la méthode du recuit simulé et la méthode de recherche dichotomique.

  • Titre traduit

    = Contribution to the technological parameter identification of the PIN power diode using turn-off transient waveforms


  • Résumé

    The use of an electronic device models needs the knowledge of the parameters of this model. In order to obtain these parameters, one compares simulations and measurements. There is an industrial standard, IC-CAP, for the parameter identification of electronic devices. This software enables the measurement of the electrical characteristics of semiconductor devices on the one hand, and the identification of their parameters for SPICE models with optimization methods on the other hand. Taking an inspiration from this system, we have developed a parameter identification workbench for power electronic devices, particularly for the PIN power diode. We have used the diode models developed by the laboratory CEGELY (Centre de Génie Electrique de Lyon), which use the technological parameters, for example : length and concentration of the base, ambipolar lifetime in the base and effective area. For the microelectronics, the measured characteristics are static characteristics and capacitor characteristics. Unfortunately, for the power electronic devices, it seems that those measured characteristics are not sensitive enough to the lifetime. On the other hand, the electrical characteristics measured during the reverse recovery phase may provide a lot of useful information to evaluate the principal technological parameters. In order to measure these electrical characteristics, we have used a chopper circuit with one current source and one voltage source. The current probe and voltage probe introduce a great part of the measurement errors. However, by means of the comparison between simulation and measurement (during reverse recovery phase), two optimization methods are satisfying : the simulated annealing method and the dichotomy research method.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (120 p.)
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  • Annexes : Bibliogr.

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