Modélisation et simulation des composants et des systèmes électroniques de puissance

Semiconductor device modeling is very classic. In this thesis, the state-of-the-art is recall. Then the modeling of semiconductor devices is developed on the base of the bond graph theory. Bond Graphs yield a unified approach of the system dynamics. This multiphysics approach requires en explicit representation of the energy flow inside a system which involves the approach to be very generic. Moreover the causality analysis enable to recover the well-known association rules of power electronic switches. Here, the bond graph modeling of the power semiconductor devices is based on the classical regional approach which parts devices into semiconductor regions like: space charge regions and neutral regions (in high level injection, in low level injection with a uniform doping concentration or in low level injection with a doping concentration gradient). The text continue with a short description of the PACTE simulator (http://pacte.ampereforge.org ) which enabled to simulate power PIN diode and power bipolar transistors re-using the same models of the semiconductor region. Then some conclusions and prospectives are given.La modélisation des composants à semiconducteur est un grand classique. Dans ce travail, outre un rappel de l'état de l'art, la modélisation des composants à semiconducteur de puissance est abordée par l'approche des graphes de liens. Les graphes de liens fournissent une représentation unifiée de la dynamique des systèmes. Cette approche multiphysique impose une représentation explicite des transferts d'énergie qui confère à cette méthode une grande généricité. De plus l'analyse de causalité associée, permet de retrouver par exemple les règles d'association des composants de puissance, bien connue en électronique de puissance. La modélisation par graphe de liens des composants à semiconducteur repose ici sur l'analyse régionale très classique des composants à semiconducteur : les zones de charge d'espace et les zones neutres (en forte injection, en faible injection à dopage uniforme et en faible injection à gradient de dopage). Le mémoire se poursuit par la description succincte du simulateur PACTE (http://pacte.ampereforge.org ) qui a permis de simuler la diode PIN de puissance et le transistor bipolaire de puissance en réutilisant les mêmes modèles de région semiconductrice. Le mémoire se termine par quelques conclusions et prospective