Modelisation electrothermique a l'etat passant de composants de puissance integres ou de modules hybrides multi-puces

par KAIS BELLIL

Thèse de doctorat en Conception des circuits micrélectroniques et microsystèmes

Sous la direction de Patrick Tounsi.

Soutenue en 1999

à Toulouse, INSA .

mots clés

Résumé

Le developpement d'une cao efficace et fiable des circuits hybrides et integres de puissance passe par la prise en compte des effets electrothermiques dans les modeles de composants de puissance. Le travail que nous presentons ici est une contribution aux efforts deja deployes dans ce domaine. Il concerne plus particulierement la modelisation electrothermique de composants de puissance integres ou de modules hybrides multi-puces. Notre analyse est limitee a l'etude de l'etat passant en regime de fonctionnement statique ou dynamique lorsque les ondes de courant sont imposees aux composants de puissance par le circuit exterieur. Cette classe de problemes est en effet importante lorsqu'on considere les applications de l'electronique automobile ou des convertisseurs de puissance fonctionnant a faible frequence de commutation. La methode que nous proposons consiste a etudier les interactions entre les parametres electriques et thermiques dans une meme boucle de calcul. Dans ce but, nous associons une modelisation electrique simplifiee des composants de puissance a un calcul thermique tridimensionnel qui prend en compte le transfert de chaleur dans les zones actives et leur environnement thermique. Cette approche permet de decrire l'etat interne de la dissipation de puissance dans les zones actives, de rechercher la limite de stabilite electrothermique globale ou de reveler, le cas echeant, une limite de stabilite electrothermique locale lorsque les formes d'onde du courant imposees aux composants sont connues. Des exemples concrets de calcul electrothermique valident la methode en regime statique et dynamique.

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