Caractérisation de diodes Schottky en diamant de structure pseudo-verticale

par Gaëtan Perez

Thèse de doctorat en Genie electrique

Sous la direction de Nicolas Rouger.


  • Résumé

    Le diamant est souvent défini comme le matériau ultime pour la réalisation de composants à semi-conducteurs pour des applications d'électronique de puissance. Bien que plusieurs interrupteurs de puissance en diamant soient parus à l'échelle mondiale, ils sont à l'heure actuelle à l'état de prototype et de preuve de concept. Il est donc nécessaire de comprendre leurs mécanismes de fonctionnement afin de pouvoir utiliser tout leur potentiel dans des convertisseurs de puissance. Dans cette thèse, l'analyse se focalise sur des diodes Schottky en diamant de structure pseudo-verticale. Des caractérisations statiques et en commutation des diodes Schottky ont tout d'abord été réalisées. Elles ont permis d'extraire les caractéristiques des composants et de les intégrer dans des convertisseurs de puissance afin d'analyser leur comportement en commutation. L'utilisation et la gestion des diodes dans des convertisseurs ont ensuite été étudiées. Ces études ont permis de proposer des modifications de la structure des diodes afin d'améliorer la performance de leur intégration dans des convertisseurs de puissance. Finalement l'analyse théorique des performances d'une diode Schottky en diamant dans un convertisseur est réalisée. La comparaison entre ces performances et celles d'une diode Schottky en SiC a permis de mettre en évidence les particularités des composants en diamant ainsi que les bénéfices qu'ils peuvent apporter à l'électronique de puissance.

  • Titre traduit

    Electrical characterization of pseudo-vertical diamond Schottky diodes


  • Résumé

    Diamond is considered as the ultimate semiconductor for power electronics applications. Even if diamond semiconductor devices have been realized worldwide, it is still prototype or proof of concept devices. It is then necessary to understand how do they operate to use their entire benefits in power converters. In this thesis, we focused the analysis on pseudo-vertical diamond Schottky diodes. Firstly, static and switching characterizations have been realized. They allow us to extract devices characteristics in the way to integrate them in power converters to analyze their switching abilities. Management of diodes in power converters is then studied. These studies allow us to propose device structure modifications in the way to improve diodes performances and their integration in power converters. Finally, a theoretical analysis on a diamond Schottky diode performances in a power converter is realized. It has been compared to the performances of a SiC Schottky diode. It highlights the particularities of diamond devices and the benefits they might bring to power electronics applications.