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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2018

12/07/2018 - Thi Thanh Huyen NGUYEN épouse BUI

par Laurent Krähenbühl - publié le , mis à jour le

Mme Thi Thanh Huyen NGUYEN épouse BUI soutient sa thèse le 12/072018 à 10:00.
Lieu : amphithéâtre Émilie du Châtelet de la bibliothèque de l’INSA Lyon

Titre :
Terminaisons verticales de jonction remplies avec des couches diélectriques isolantes pour des application haute tension utilisant des composants grand-gap de forte puissance

Jury :

  • M LEFEBVRE Stéphane Professeur des Universités ENS Paris-Saclay (rapporteur)
  • M GHEERAERT Etienne Professeur des Universités Universite Grenoble Alpes (rapporteur)
  • MME ISOIRD Karine Maître de Conférences Université de Toulouse III Paul Sabatier
  • M MOREL Hervé Directeur de Recherche CNRS INSA Lyon (Directeur de thèse)
  • M LAZAR Mihai Chargé de Recherche CNRS INSA Lyon (encadrant)
  • M AUGE Jean-Louis Maître de Conférences Université Lyon 1 (encadrant)

Résumé :
Le développement de l’énergie renouvelable loin des zones urbaines demande le transport d’une grande quantité d’énergie sur de longues distances. Le transport d’électricité en courant continu haute tension (HVDC) présente beaucoup d’avantages par rapport à celui en courant alternatif. Dans ce contexte il est nécessaire de développer des convertisseurs de puissance constitués par des composants électroniques très haute tension, 10 à 30 kV.
Si les composants en silicium ne peuvent pas atteindre ces objectifs, le carbure de silicium (SiC) se positionne comme un matériau semiconducteur alternatif prometteur.
Pour supporter des tensions élevées, une région de "drift", relativement large et peu dopée constitue le cœur du composant de puissance. En pratique l’obtention d’une tension de blocage effective dépend de plusieurs facteurs et surtout de la conception d’une terminaison de jonction adaptée.
Cette thèse présente une méthode pour améliorer la tenue en tension des composants en SiC basée sur l’utilisation des terminaisons de jonctions : Deep Trench Termination. Cette méthode utilise une tranchée gravée profonde en périphérie du composant, remplie avec un matériau diélectrique pour supporter l’étalement des lignes équipotentielles.
La conception de la diode avec cette terminaison a été faite par simulation TCAD, avec deux niveaux de tension 3 et 20 kV. Les travaux ont pris en compte les caractéristiques du matériau, les charges à l’interface de la tranchée et les limites technologiques pour la fabrication.
Ce travail a abouti sur la fabrication de démonstrateurs et leur caractérisation pour valider notre conception. Lors de la réalisation de ces structures, la gravure plasma du SiC a été optimisée dans un bâti ICP de manière à obtenir une vitesse de gravure élevée et en conservant une qualité électronique de l’état des surfaces gravées. Cette qualité est confirmée par les résultats de caractérisation obtenus avec des tenues en tension proches de celle idéale.

Mots-clé  :
Carbure de silicium, Terminaisons verticales, Deep Trench Termination, Gravure profonde, Simulation Sentaurus.