Etude de structures d'interrupteurs intégrables bidirectionnels en tension et en courant : le transistor bipolaire symétrique.

par Luong Viêt Phung

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Laurent Ventura.

Le président du jury était Nathalie Cezac.

Le jury était composé de Jean Baptiste Quoirin, Jean-Christophe Crebier, Nathalie Battut.

Les rapporteurs étaient Frédéric Morancho, Dominique Planson.


  • Résumé

    Ces travaux de thèse traitent de la modélisation d’un interrupteur bipolaire commandable monolithique bidirectionnel en tension et en courant et s’inscrivent dans la gestion de l’énergie dans l’habitat. L’objectif est de concevoir un interrupteur à faible perte énergétique capable de s’intégrer au sein d’une électronique de commande intelligente.Ces travaux s’intéressent dans un premier temps aux différentes solutions existantes destinées à notre application. A travers cette étude, on présente ainsi les avantages et les inconvénients des interrupteurs discrets ou encore des solutions monolithiques. On s’intéresse ensuite à l’étude d’un transistor bipolaire de puissance symétrique vertical. A l’aide de simulations par éléments finis, une étude bidimensionnelle et statique a permis de valider sa fonctionnalité à savoir son aptitude à fonctionner sous le réseau alternatif domestique. L’étude se concentrera ensuite sur les différentes technologies destinées à l’améliorer. En optant pour des caissons fortement dopés judicieusement placés au niveau de la base, il est démontré que les performances d’un tel composant peuvent être augmentées grâce au phénomène d’autoblindage. Finalement, dans le but de simplifier la réalisation de cet interrupteur, la technologie du RESURF sur SOI a été retenue. La structure, latérale, a ensuite été étudiée grâce à des simulations statiques bidimensionnelles puis tridimensionnelles qui ont mis en valeur l’intérêt de cette technologie tant au niveau de la conception qu’au niveau de la réalisation de la structure.

  • Titre traduit

    No title available


  • Résumé

    This study deals with the modeling of a monolithic switch bidirectional in current and voltage with full turn-off control for household appliances. The goal is to design a low losses switch which can be integrated to smart electronics functions. These works are focused, first, on discrete and monolithic existing solutions designed for such appliances before pointing out their main advantages and drawbacks. Monolithic structures are preferred over discrete ones thanks to their easiness to be integrated among other structures on the same substrate. The study is focused then on a vertical and symmetrical power bipolar transistor. 2D static simulations in finite elements performed on the structure confirm its ability to work on the mains. Further studies underline the possibility to improve it. By implementing around the active base heavily doped caissons which create a shielding effect, one can increase the structure performances. Finally, to simplify the switch processing steps, SOI RESURF technology is chosen. The lateral structure is studied thanks to 2D and 3D simulations which emphasize the benefits of such technology on both its design and manufacturing process.


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