Optimisation electro-thermique des modules de puissances Grand Gap par la fonctionnalisation de substrats céramiques 3D réalisés par impression 3D céramique (Al2O3/AlN)

Afin de tirer profit des composants grands Gap (GaN et SiC), il a été démontré la nécessiter de réduire les éléments parasites dans les cellules de commutation et donc dans les modules de puissance. La solution ‘triviale’ consiste donc à rendre les modules de puissance plus compacts pour résoudre cette problématique d’éléments parasites. Toutefois, cela se fait souvent au détriment de la thermique. Le sujet proposé ici a donc pour ambition de ne négliger aucun de ces aspects en bénéficiant des nouvelles libertés offertes par l’impression 3D céramique en terme de design et de performance. Aussi, ce travail de thèse débutera par une étude des modules de puissance grand gap actuels, ce qui permettra au doctorant de compléter ses connaissances et de bien comprendre les limites de ces architectures : éléments parasites, parallélisassions, intégrité du signal, gestion de la thermique, décharges partielles ... De ce premier bilan qui se veut le plus exhaustif possible, nous nous proposons de rechercher par simulation FEM 3D un ensemble de topologies réalisables par impression 3D céramique qui pourront répondre aux problématiques identifiées. Sur la base de ces résultats, un nouveau module de puissance haute tension (800V-400A) pourra alors être conçu et réalisé.