Contribution au développement du transistor bipolaire à fort gain et d'un interrupteur bidirectionnel à quatre quadrants

The contribution to the development of the super-gain BJT and of a four-quadrants bidirectional switch

• Auteur / Autrice : Zheng Ren
• Direction : Nathalie Batut, Ambroise Schellmanns
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 01/06/2018
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Monot-Laffez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Coyaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Planson, Stéphane Lefebvre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Effets des hautes températures

Matériaux -- Effets des basses températures

Matériaux -- Essais dynamiques

Matériaux -- Propriétés électriques

ISO/SPICE, Modèle

Électrostatique

Éléments finis, Méthode des

Interrupteurs électriques

Transistors bipolaires

Mots clés libres

Interrupteur bidirectionnel

Modélisation physique

Simulation à éléments finis

Caractérisation statique et dynamique

Température

Modélisation électrique

Gummel-Poon

Bidirectional switch

Physical modeling

Finite element simulation

Static and dynamic characterisation

Temperature

Electrical modeling

Gummel-Poon

Résumé

Afin de répondre aux besoins en management efficace de l’énergie électrique dans les bâtiments intelligents, le laboratoire GREMAN a proposé une nouvelle topologie d’interrupteur bidirectionnel de 600 V nommé TBBS. Les études antérieures ont validé la bidirectionnalité en courant et en tension de cette nouvelle topologie. Les travaux de recherche menées dans cette thèse avaient pour l’objectif d’approfondir, de compléter nos connaissances sur ce nouvel interrupteur bidirectionnel ainsi que sur le transistor bipolaire à fort gain. Le premier chapitre introduit le fonctionnement principal du TBBS et sa modélisation physique sous un environnement de simulation à éléments finis. Le deuxième chapitre présente le travail concernant la caractérisation expérimentale du TBBS et du transistor bipolaire à fort gain sous température contrôlée. Enfin la modélisation électrique du TBBS et du transistor bipolaire à fort gain est présentée dans le troisième et dernier chapitre.

In order to meet the requirement of more efficient electrical energy management for intelligent buildings, a new 600V bidirectional switch, named as TBBS, has been proposed by the GREMAN laboratory. Previous studies have validated the current and voltage bidirectionality of this newly proposed topology. The research work carried out in this thesis deals with a deeper and more comprehensive study of this bidirectional switch and its elementary component - the High-gain bipolar juncion transistor. The first chapter introduces the operation of the TBBS and its physical modeling in a finite element simulation environment. The second chapter presentes the research work related to the experimental caracterisation of the TBBS and the High-gain bipolar junction transistor. At last the third chapter deals with the electrical modeling of these two bipolar components.