Impact de la modélisation physique bidimensionnelle multicellulaire du composant semi-conducteur de puissance sur l'évaluation de la fiabilité des assemblages appliqués au véhicule propre

Impact of bidimensional physical modeling multicellular of power semiconductor device on the evaluation of the reliability package applied to own vehicle

• Auteur / Autrice : Kamal El Boubkari
• Direction : Eric Woirgard, Stéphane Azzopardi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 25/06/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Zoubir Khatir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Laure Locatelli, Serge Bontemps
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Planson, Frédéric Richardeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules électriques

Véhicules électriques hybrides

Fiabilité

Convertisseurs électriques

Mots clés libres

Igbt

Semiconducteurs

Court-circuit

Analyse de défaillance

Extrations de paramètres

Modélisation éléments finis

Tcad-sentaurus

Thermographie infrouge

Igbt

Semiconductors

Short-circuit

Failure mechanisms analysis

Parameters extractions

Finite element modelling

Tcad-sentaurus

Infrared thermography

Résumé

A bord des véhicules électriques (VE) et Hybrides (VEH), les fonctions de tractions sont assurées par des convertisseurs électroniques de puissances. Ces derniers sont constitués de module de puissance (IGBTs ou MOSFETs). Au cours de leur fonctionnement, ces modules sont parfois soumis à de fortes contraintes électriques et thermiques qui amènent à une défaillance ou même à une destruction. Le premier objectif sera de réaliser un banc expérimentale permettant d’étudier le vieillissement des modules IGBTs en régîmes extrêmes de fonctionnement (mode de court-circuit). Ainsi, nous évaluerons les différents indicateurs de vieillissements permettant de prédire la défaillance du composant. Il sera question aussi de suivre le vieillissement ou une dégradation initié sur les composants IGBTs par thermographie infrarouge. Le second objectif sera de modéliser et simuler par éléments finis différentes structures d’IGBTs, afin de valider les modèles en fonctionnement statique et dynamique. L’avantage de l’approche multicellulaire par rapport à l’approche unicellulaire sera mis en avant.

On board electric vehicles (EVs) and hybrid (HEV), the functions of traction is provided by power electronic converters. These consist of power modules (IGBT or MOSFET). During their operation, these modules are sometimes subjected to high electrical and thermal stresses that lead to failure or even destruction.The first objective will be to achieve experimental bench to study ageing IGBT modules under extreme operating conditions ( short circuit mode). Thus, we evaluate the various indicators of ageing to predict component failure. Topics will also follow the ageing or degradation initiated on IGBT components by infrared thermography. The second objective is to model and simulate by finite element different IGBT structures to validate the models in static and dynamic operation. The advantage of multicellular approach to the single cell approach will be highlighted.