Méthodologie de conception des modules de puissance étude électrothermique de l'association parallèle

The achievement, in die middie of the eighties, of the insulated gâte bipolar transistor has opened large prospects in the field of intégration in power electronics. In fact, its main characteristics, good on-state and dynamic behaviours, and a MOS kind driving, are quite interesting, so that the switch function is achieved by IGBT in more and more converters. The évolution of this component is tumed toward railway traction application, for which the IGBT hybrid power modules is an alternative to the présent GTO thyristor.Thèse investigations deal with thermal considérations on power modules conception. General thermal considérations, at first : conductive heat transferts in multilayered média met in power hybrid intégration, formalization of some concepts often used in power electronics : junction température, thermal résistance, and transient thermal impédance.Then we hâve focused more especially on characterizing and modeling electrothermal phenomena that ruïe power dissipation in semiconductor chips. This leads us to develop a tridimensionnal simulation tool, FLUX-CHIP, for the electrothermal conception of devices based on chips parallel association. This tool enables the study of electrical and thermal imbalances, of their effects on température fiëld and current splitting, and in gênerai of the corrélation between température and rated current.L'apparition, au milieu des années quatre-vingts, du transistor bipolaire à grille isolée, a ouvert de larges perspectives en matière d'intégration en électronique de puissance. Cet interrupteur, qui réalise un bon compromis entre état passant et dynamique de commutation, et présente en outre les avantages d'une commandabilité de type MOS, intéresse un nombre croissant d'applications. Son évolution future est tournée vers le domaine de la traction ferroviaire, pour lequel le module hybride de puissance à technologie IGBT constitue une alternative à l'actuel thyristor GTO. L'ensemble de cette étude traite des aspects thermiques de la conception de modules de puissance.Aspects thermiques généraux en premier lieu : transferts conductifs de chaleur dans les milieux multïcouches caractéristiques des assemblages hybrides de puissance, formalisation des notions les plus couramment utilisées en électronique de puissance, à savoir température de jonction, résistance thermique, et impédance thermique.Puis, nous nous sommes attachés, plus spécifiquement, à caractériser et modéliser les phénomènes électrothermiques régissant la dissipation de puissance dans les puces semiconductrices, et à développer un outil de simulation tridimensionnelle, FLUX-CHIP, dédié à ia conception électrothermique des dispositifs constitués de puces associées en parallèle. Cet outil permet l'étude des déséquilibres d'origine électrique et/ou thermique, de leurs effets sur le champ de température et la répartition de courant, et en général de la corrélation entre température et courant nominal