Evaluation d'une gâchette amplificatrice pour un thyristor SiC – AGaThE

L’électronique de puissance est une technologie clé permettant de répondre aux demandes en constante augmentation des applications civiles et militaires. Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne l’utilisation efficiente des ressources électriques aussi bien pour les réseaux de distribution ainsi que pour les plateformes mobiles autonomes. Grâce à ses propriétés physiques exceptionnelles, le carbure de silicium (SiC) est le matériau semiconducteur de choix pour la réalisation de diodes et thyristors de forte puissance qui seront intégrés dans les futures applications de fortes puissances comme les convertisseurs et les applications pulsées. La gâchette amplificatrice représente la meilleure structure de commande pour les composants silicium de grandes dimensions comme les thyristors à contrôle de phase PCT (phase control thyristor) et les thyristors à commande optiques LTT (light triggered thyristor). En conséquence de l’amélioration constante de la qualité des wafers de SiC et des diamètres accessibles, l’intégration d’un système de commande avec une amplification interne de l’allumage devient un concept intéressant pour les thyristors à base de SiC.
L’objectif de ce projet est le développement et l’étude de structures d’une gâchette amplificatrice réalisées avec un substrat SiC. Le type de thyristor que nous proposons de réaliser et d’étudier se compose de l’association d’un petit thyristor incéré au cœur d’un thyristor plus large. Le premier permet d’injecter dans la gâchette du second un courant permettant sa fermeture, tout en ne nécessitant qu’une commande de faible puissance pour fermer le premier. Cette structure permet également d’homogénéiser le processus de fermeture du composant. Le retard à l’allumage de ce type de composant est directement lié à la structure de gâchette du thyristor auxiliaire et de celle de la gâchette du thyristor principal. Dans ces conditions, le but est de simuler le comportement d’un tel composant pour différentes géométries des structures gâchette anode et de comparer ces simulations aux résultats des caractérisations électriques des composants produits lors de ce projet. De plus, nous avons l’intension d’étudier la diffusion du courant durant la fermeture du commutateur et d’explorer le concept d’un émetteur court-circuité (emitter short cuts) comme pour les AGT (amplifying gate thyristor). Tous ces résultats permettront de mettre en évidence les différences clés entre les structures de gâchette amplificatrice de thyristors silicium et SiC concernant la diffusion des porteurs lors de la fermeture et le dimensionnement haute tension (> 10 kV) des thyristors AGT SiC.