Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d`un

Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d’un composant de puissance
SOMMAIRE
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Extraction des paramètres et domaine de validité du modèle d’un composant de puissance
SOMMAIRE _____________________________________________ 1
INTRODUCTION ________________________________________ 5
CHAPITRE 1 COMPOSANTS DE PUISSANCE UTILISES _____ 9
1.1 Objectif ____________________________________________________ 10
1.2 Diode PiN de puissance _______________________________________ 12
1.2.1. Physique et technologie de la diode PiN de puissance____________ 12
1.2.2 Comportement des diodes PiN_______________________________ 15
1.2.2.1 Caractéristique statique ____________________________________________15
1.2.2.2 Comportements dynamiques ________________________________________16
1.2.2.3 Paramètres transitoires de la diode de puissance à l’ouverture _____________21
1.2.3 Modèle utilisé pour la diode PiN de puissance __________________ 22
1.2.4 Conclusion ______________________________________________ 22
1.3 Transistor MOSFET de puissance ______________________________ 23
1.3.1 Physique et technologie du MOSFET de puissance ______________ 23
1.3.2 Comportements du MOSFET de puissance _____________________ 24
1.3.2.1 Caractéristiques statiques __________________________________________24
1.3.2.2 Comportements dynamiques ________________________________________26
1.3.2.3 Paramètres transitoires du MOSFET__________________________________31
1.3.3 Modèle utilisé pour le transistor MOSFET de puissance __________ 32
1.3.4 Conclusion ______________________________________________ 33
1.4 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) _______________________ 34
1.4.1. Physique et technologie de l’IGBT___________________________ 34
1.4.2 Comportements de l’IGBT__________________________________ 36
1.4.2.1 Caractéristiques statiques __________________________________________36
1.4.2.2 Comportements dynamiques ________________________________________37
1.4.2.3 Paramètres transitoires de l’IGBT____________________________________43
1.4.3 Modèle utilisé pour l’IGBT _________________________________ 44
1.4.4 Conclusion ______________________________________________ 45
1.5 Conclusion __________________________________________________ 46
CHAPITRE 2 AUTOMATISATION DE L’EXPLOITATION DES
RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX ET DE SIMULATION ___ 47
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2.1 Objectif ____________________________________________________ 48
2.2 Pilotage: banc de mesure, piloté par un bus GPIB _________________ 50
2.3 Technique Java ______________________________________________ 54
2.3.1 Généralité _______________________________________________ 54
2.3.2 JNI ____________________________________________________ 56
2.3.3 Processus _______________________________________________ 58
2.4 Mesure des caractéristiques statiques du MOS/IGBT ______________ 58
2.4.1 Circuit de test ____________________________________________ 58
2.4.2 Logiciel_________________________________________________ 60
2.4.3 Résultats ________________________________________________ 60
2.5 Conclusion __________________________________________________ 62
CHAPITRE 3 EXTRACTION DES PARAMETRES __________ 63
3.1 Objectif ____________________________________________________ 64
3.2 Principe général de l’extraction des paramètres ___________________ 65
3.3 Méthodes d’optimisation ______________________________________ 67
3.3.2 Méthode du recuit simulé___________________________________ 68
3.3.3 Méthode de relaxation _____________________________________ 70
3.3.4 Comparaison entre les deux méthodes_________________________ 72
3.4 Procédure d’extraction des paramètres du modèle de la diode PiN ___ 72
3.5 Procédure d’extraction des paramètres des modèles du MOSFET de
puissance et de l’IGBT_________________________________________ 77
3.5.1 Généralité _______________________________________________ 77
3.5.2 Extraction des paramètres agissant sur les caractéristiques statiques _ 77
3.5.3 Extraction des paramètres agissant sur les caractéristiques dynamiques
_________________________________________________________________ 80
3.6 Conclusion __________________________________________________ 92
CHAPTIRE 4 PROCEDURE DE VALIDATION _____________ 93
4.1. Objectif ____________________________________________________ 94
4.2 Procédure générale de la validation _____________________________ 95
4.3 Validation du modèle de la diode PiN de puissance _______________ 101
4.3.1 Résultat avec le modèle de PACTE __________________________ 101
4.3.2 Résultat avec DESSIS ____________________________________ 106
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4.3.3 Comparaison des résultats entre PACTE et DESSIS_____________ 110
4.4 Validation pour le modèle du transistor MOSFET________________ 112
4.5 Validation du modèle de l’IGBT _______________________________ 126
4.6 Conclusion _________________________________________________ 138
CHAPITRE 5 CONCLUSION GENERALE_________________ 139
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ____________________ 143
ANNEXE______________________________________________ 147
Annexe A Méthode de lissage ____________________________________ 148
A-1 Principe ________________________________________________ 148
A-2 Algorithme de lissage _____________________________________ 148
A-3 Application ______________________________________________ 151
Annexe B JNI et la gestion de Processus ___________________________ 153
B-1 JNI ____________________________________________________ 153
B-2 Processus _______________________________________________ 154
Annexe C Utilisation de logiciel pour la mesure des caractéristiques du
MOS/IGBT _________________________________________________ 155
Annexe D Exemples de processus d’identification ___________________ 157
D-1 Processus d’identification des paramètres de la diode PiN_________ 157
D-2 Processus d’identification des paramètres de MOSFET ___________ 159
D-2-1 Identification des paramètres statiques________________________________159
D-2-2 Identification des paramètres dynamiques _____________________________161
D-3 Processus d’identification des paramètres d’IGBT _______________ 163
D-3-1 Identification des paramètres statiques________________________________163
D-3-2 Identification des paramètres dynamiques _____________________________164
Annexe E Exemples de processus de validation______________________ 167
E-1 Processus de validation des paramètres de la diode PiN ___________ 167
E-2 Processus de validation des paramètres du MOSFET _____________ 168
E-3 Processus de validation des paramètres de l’IGBT _______________ 169
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