Etude d'une structure d'interrupteur 4 quadrants à faibles pertes à base de transistors à forts gains

摘要

S inscrivant dans le cadre de la gestion de l énergie dans l habitat du programme SESAME du pôle de compétitivité S2E2, l objectif de cette thèse est d étudier et de proposer une structure d interrupteur commandable à l ouverture et à la fermeture, bidirectionnel en tension et en courant et à faible perte énergétique, destiné à connecter tout type de charges sur le réseau alternatif 230V/50Hz. Il n existe pas à l heure actuelle de composants interrupteurs monolithiques de ce type. La première partie du mémoire présente les interrupteurs électroniques existants. La deuxième partie, traite des interrupteurs électroniques à base de transistors MOS et des limites de cette technologie unipolaire en termes de compromis de minimisation de surface de puces et de minimisation de la dissipation de puissance. Nous montrons ensuite que l on peut repousser ces limites en adoptant des solutions à base de transistors bipolaires de puissances et notamment avec des bases fines autoprotégées (Transistors GAT). Le quatrième chapitre présente les résultats d une étude des caractéristiques à l état passant et à l état bloqué de transistors GAT et valide leur aptitude à fonctionner sur le réseau alternatif. Nous montrons plusieurs voies possibles d amélioration des caractéristiques de ces transistors avant d étudier leur comportement dans une fonction interrupteur. Nous terminons ce travail en démontrant l intérêt de la commande des transistors GAT en mode de conduction inverse, intérêt qui nous conduit ensuite à proposer une structure d interrupteur totalement novatrice, avec la réduction par deux du nombre de composants et donc une réduction accrue de la puissance dissipée dans l interrupteur.