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10. Méthode non intrusive de mesure de température de puce pour le refroidissement diphasique par immersion de composant semiconducteurs de puissance

Author

Hugon, Clément, Siedel, Samuel, and Avenas, Yvan

Subjects
paramètre thermosensible, électronique de puissance, diphasique, refroidissement par immersion
Abstract

L'augmentation des puissances électriques transitant dans les composants semiconducteurs de puissance et leur miniaturisation conduit à une augmentation des densités de flux thermique à évacuer. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles méthodes de refroidissement afin de diminuer la résistance thermique globale entre le composant et sa source froide, permettant ainsi une intensification des transferts de chaleur associés. C'est pourquoi, il est proposé dans cette étude de refroidir par ébullition libre des composants électroniques de puissance en les immergeant dans un bain fluide à saturation. Comme les différents composants peuvent être portés à des potentiels électriques différents, le fluide utilisé joue également le rôle d'isolant électrique. Dans le cas du refroidissement des composants de puissance, les densités de flux de chaleur ne sont pas uniformes au niveau de la surface d'ébullition, contrairement à l'étude expérimentale usuelle du refroidissement diphasique. Ainsi, afin de caractériser les transferts thermiques en jeu dans un cas proche de l'application visée, l'idéal est d'utiliser le composant de puissance lui-même comme source de chaleur et de mesurer sa température interne moyenne, appelée par la suite température de jonction. Dans cet article, une méthode de mesure non-intrusive de la température de jonction pendant le refroidissement diphasique par immersion sera présentée. Elle est basée sur l'utilisation d'un paramètre électrique de la puce dépendant de la température, appelé paramètre thermosensible. Ce type de paramètre correspond généralement à des tensions et courants caractéristiques du composant dont la mesure permet de déterminer la température de jonction sans utilisation de capteur de température externe. En effet les forts gradients de température et le niveau d'intégration de l'électronique rendent difficile la mesure, directe ou via un modèle de conduction 1D, par thermocouple ou capteur résistif. De plus, la mesure de la température de jonction par l'intermédiaire d'un paramètre thermosensible permet d'obtenir l'évolution dynamique de la température du composant avec des temps de réponse très faibles, typiquement inférieurs à 100 $\mu$s. L'originalité du paramètre choisi dans cette étude réside dans la possibilité de l'utiliser de manière concomitante au fonctionnement normal du composant. Cela permet d'une part à la mesure de ne pas perturber le phénomène étudié et d'autre part à utiliser cette mesure pendant l'échauffement du composant afin de le protéger dans le cas où le flux critique au niveau de la surface d'ébullition serait atteint. L'objectif de cet article est de présenter et d'évaluer ce paramètre thermosensible dans le cas de l'application proposée. Dans un premier temps, son principe de calibration ainsi que les erreurs liées à cette méthode de mesure seront présentés. Cette dernière sera ensuite appliquée au refroidissement diphasique par immersion et comparée à une méthode de mesure classique de température via thermocouples. Enfin, une fonction de sécurité sera également proposée, permettant de couper l'alimentation de la puce en cas de dépassement d'une température limite afin d'éviter l'emballement thermique dû à un assèchement de la surface d'échange.

Published
2023
Full Text
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14. Effect of Large Amplitude Thermal Cycles on Power Assemblies Based on Ceramic Heat Sink and Multilayer Pressureless Silver Sintering

Author

Botter, Nicolas, Khazaka, Rabih, Avenas, Yvan, Missiaen, Jean-Michel, Bouvard, Didier, and Azzopardi, Stephane

Abstract

The effect of large amplitude thermal cycles between −50°C and 180°C on power assemblies based on pressureless sintering of successive silver layers on an Aluminium Nitride (AlN) heat sink is investigated. In order to evaluate the impact of various adhesion layers on AlN as well as the relative density of the current track layers, various configurations with silver cermet, TiNiAg and WNiAg adhesion layers and track layer relative density of 81% and 66% were tested. Results show that the use of silver cermet as adhesion layer and a track layer with a high relative density of about 81% and a closed porosity presents the best behaviour with a low delaminated area ratio (16%) and acceptable shear stress value (7 MPa) after 1000 thermal cycles. For this configuration, the surface analysis performed after the shear tests on 1000 cycles aged samples show that the fracture takes place at the interface between the die attach layer and the device as well as the interface between the die attach and the track layer. However, for all other tested configurations, the fracture surface analysis performed at the end of the cycling tests highlights that the interfaces between the adhesion layer and the sintered track layers or the AlN ceramic are the weakest points of the assembly. The relationship between cracks observed after the aging and the adhesion layer nature, the track layer density, the die attach thickness as well as the void presence in the die attach is discussed. Finally, main guidelines allowing achieving device to heat sink assemblies able to withstand large amplitude thermal cycles are proposed.

Published
2023
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18. Design of a porous electroosmotic pump used in power electronic cooling

Author

Berrouche, Youcef, Avenas, Yvan, and Schaeffer, Christian

Subjects
Electro-osmosis -- Equipment and supplies, Electrokinetics -- Equipment and supplies, Electromagnetic pumps -- Design and construction, Electromagnetic pumps -- Energy use, Business, Computers, Electronics, Electronics and electrical industries
Published
2009

19. DBC technology for extremely thin flat heat pipes

Author

Kamenova, Lora, Avenas, Yvan, Schaeffer, Christian, Tzanova, Slavka, Kapelski, Georges, and Schulz-Harder, Juergen

Subjects
Business, Computers, Electronics, Electronics and electrical industries
Published
2009

20. Advanced Packaging Concepts for Wide Bandgap PowerElectronics

Author

Schanen, Jean-Luc, Avenas, Yvan, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), and Garcia, Sylvie

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2020

21. Thermal Analysis of Power Module with Double Sided Direct Cooling using Ceramic Heat Sinks

Author

BOTTER, Nicolas, AVENAS, Yvan, J.M., Missiaen, Bouvard, Didier, Khazaka, Rabih, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Safran Tech, and CHEMLA, Jennyfer

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2020

22. Generic thermal cooling design for multicell converters

Author

Crébier, Jean-Christophe, Crebier, Jean, Andreta, André, Avenas, Yvan, Lembeye, Yves, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], ComputerApplications_COMPUTERSINOTHERSYSTEMS
Abstract

International audience; MulticCell Converters based on the implementation of numerous subsystems can be seen as arrays of conversion cells. These cells can be physically arranged in 1, 2 or 3 dimensions. This paper introduces a generic cooling design methodology to keep the temperature of the conversion cells below their maximum limits. Based on a set of characterization, the method can be applied to any converter array based on standardized conversion subsystems. A practical implementation based on PCB technology with forced air cooling technique is proposed as an illustration to highlight the considered approach. The methodology presented can be transferred to any multicell converter topology and/or cooling technologies. CIPS 2020

Published
2020

23. Implementation and validation of a dynamic calorimetric method to evaluate the losses in switching discrete power MOSFETs

Author

TRAN, Do Phuong Uyen, Avenas, Yvan, Lefebvre, Stéphane, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-Université Gustave Eiffel-CY Cergy Paris Université (CY), and Garcia, Sylvie

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

978-3-8007-5225-6; International audience

Published
2020

24. Full 3D advanced packaging concepts for Wide Bandgap Power Electronics

Author

Schanen, Jean-Luc, Avenas, Yvan, Jeannin, Pierre-Olivier, Garcia, Sylvie, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), and Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2020

25. Heat pipe integrated in direct bonded copper (DBC) technology for cooling of power electronics packaging

Author

Ivanova, Mariya, Avenas, Yvan, Schaeffer, Christian, Dezord, Jean-Bernard, and Schulz-Harder, Juergen

Subjects
Heat pipes -- Thermal properties, Heating-pipes -- Thermal properties, Power electronics -- Packaging, Thermal analysis, Business, Electronics, Electronics and electrical industries
Abstract

Thermal dissipation in power electronics systems is becoming an extremely important issue with the continuous growth of power density in their components. The primary cause of failure in this equipment is excessive temperatures in the critical components, such as semiconductors and transformers. This problem is particularly important in power electronic systems for space applications. These systems are usually housed in completely sealed enclosures for safety reasons. The effective management of heat removal from a sealed enclosure poses a major thermal-design challenge since the cooling of these systems primarily rely on natural convection. In this context, the presented paper treats the heat pipes as effective heat transfer devices that can be used to raise the thermal conductive path in order to spread a concentrated heat source over a larger surface area. As a result, the high heat flux at the heat source can be reduced to a smaller and manageable level that can be dissipated through conventional cooling methods. The objective of our work is to describe the feasibility of a cooling system with miniature heat pipes embedded in a direct bonded copper (DBC) structure. The advantage of this type of heat pipe is the possibility for implementation of the component layout on the heat pipe itself, which eliminates the existence of a thermal interface between the device and the cooling system. Index Terms--Direct bonded copper (DBC), electronic cooling, heat pipe, space application, thermal experiments.

Published
2006

34. Power semiconductor ageing test bench dedicated tophotovoltaic applications

Author

Dbeiss, Mouhannad, Avenas, Yvan, Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience; This paper presents a new concept ofsemiconductor ageing test benches dedicated to photovoltaicinverters, where the accelerated ageing test reproduces a typicalprofile of the photovoltaic inverters RMS output current. Thecurrent profile is obtained by analyzing mission profiles of thecurrent and the ambient temperature, extracted over severalyears from different photovoltaic plants. Accordingly, the ageingtest is done by applying simultaneously thermal cycling andpower cycling, using power semiconductors in a Pulse WidthModulation inverter and under nominal conditions. The designof the current ageing profile using power losses and thermalmodels is depicted. Consequently, the double pulse method, aswell as thermal impedances measurement tests are presented.Finally, the preliminary experimental results of the acceleratedageing tests are presented in the case of Silicon CarbideMOSFET semiconductors. These results show a remarkableincrease in the gate to source threshold voltage, the drain leakagecurrent, the drain to source on resistance, the drain to source onvoltage and the body diode forward voltage.

Published
2018

35. Estimation des pertes dans les composants semi-conducteurs de puissance par méthode calorimétrique dynamique

Author

TRAN, Do Phuong Uyen, Avenas, Yvan, Lefebvre, Stéphane, Garcia, Sylvie, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lorraine [UL], Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel (UNIV GUSTAVE EIFFEL)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience

Published
2018

36. In-situ condition monitoring system to study the ageing of power semi-conductor devices in photovoltaic inverters

Author

Dbeiss, Mouhannad, Avenas, Yvan, ZARA, Henri, Dupont, Laurent, Garcia, Sylvie, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM), and HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-HESAM Université - Communauté d'universités et d'établissements Hautes écoles Sorbonne Arts et métiers université (HESAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience; This paper presents a new method for in-situ condition monitoring of semi-conductor devices, in photovoltaic DC/AC inverters. It consists on measuring the voltage drop across the Collector-Emitter junction, the dynamic resistance and the thermal impedance of each device. Using this method, the monitoring can be done without disconnecting the driv-ers, neither the DC-link capacitors, nor the DC-link bus. Moreover, the condition monitoring is done under the actual DC-link voltage, hence there is no need for an independent current source. This method was tested in an accelerated ageing test bench, and validated by comparison with classical measurement tests. In addition, examples of condition monitoring implementation in DC/AC photovoltaic inverters are finally proposed.

Published
2018

41. CFD simulation of heat transfer and fluid flow within metallic foam in forced convection environment

Author

Boulahrouz, Salim, Avenas, Yvan, Chehhat, A, Chadebec, Olivier, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Published
2017

42. Instrumented Chip Dedicated to Semiconductor Temperature Measurements in Power ElectronicConverters

Author

ka, Ibrahima, Avenas, Yvan, DUPONT, Laurent, Vafaei, Raha, Thollin, Benoit, CREBIER, Jean Christophe, Petit, Mickaël, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Technologies Nouvelles (IFSTTAR/COSYS/LTN), Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR), and Garcia, Sylvie

Subjects
[SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, [SPI.NRJ] Engineering Sciences [physics]/Electric power
Abstract

International audience; Temperature measurement of semiconductorcomponents is essential, in particular to evaluate performancesand to propose health monitoring of power modules.ThermoSensitive Electrical Parameters (TSEPs) are widely usedto estimate a representative temperature of these components,mainly in non-operating conditions, different from the realenvironment of the latter (offline measurements). Nevertheless,some TSEPs may be adapted to online temperaturemeasurements, in operating conditions of power converters. It ishowever difficult to evaluate the accuracy of those TSEPs. Thispaper presents an instrumented chip dedicated to estimate thetemperature in power electronic modules under functionalconstraints. Thus, it offers a reliable and robust tool fortemperature measurements in power electronic converters.Preliminary results presented in this paper concern thetechnological process of realization and demonstrate the goodfunctioning of this instrumented chip under power dissipationand switching conditions.

Published
2016

44. Modèle analytique d'estimation des pertes dans une cellule de commutation MOSFET-diode Schottky SiC en vue de la conception et de l'optimisation d'un dissipateur thermique

Author

DADANEMA, gnimdu, Costa, François, Schanen, Jean-Luc, Vollaire, Christian, Avenas, Yvan, Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Ampère, Département Méthodes pour l'Ingénierie des Systèmes (MIS), Ampère (AMPERE), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Sciencesconf.org, CCSD

Subjects
SiC, MOSFET, [SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics], pertes, thermique, optimisation, grand-gap
Abstract

National audience; Dans cet article nous présentons un modèle analytique d'estimation des pertes dans une cellule de commutation à base de composants carbure de Silicium (SiC). L'approche utilisée pour la synthèse du modèle est détaillée dans la première partie de ce document. Dans la seconde partie de cet article nous présentons la méthode expérimentale utilisée pour l'estimation des pertes dans une cellule de commutation. La dernière partie de ce document sera consacré à la confrontation des résultats expérimentaux obtenus aux résultats prédits par le modèle analytique.

Published
2016

45. Optimisation Globale d'une Cellule de Commutation SiC : Dimensionnement CEM et Thermique

Author

Delhommais, Mylène, DADANEMA, gnimdu, Avenas, Yvan, Schanen, Jean-Luc, Costa, Francois, Vollaire, Christian, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ampère, Département Méthodes pour l'Ingénierie des Systèmes (MIS), Ampère (AMPERE), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Sciencesconf.org, CCSD

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics]
Abstract

National audience; Dans le domaine de l'aéronautique, la masse des équipements est un critère de sélection très important. Il est donc devenu essentiel de pouvoir modéliser ces dispositifs à des fins d'optimisation. Cet article présente une méthode de pré-dimensionnement par optimisation d'un hacheur série sur un modèle multi-physiques analytique. Le compromis pertes/CEM est alors étudié.

Published
2016

46. Estimation des contraintes électrothermiques sur les composants semi-conducteurs dans les onduleurs photovoltaïques

Author

Dbeiss, Mouhannad, Avenas, Yvan, ZARA, Henri, Sciencesconf.org, CCSD, Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
[SPI]Engineering Sciences [physics], [SPI] Engineering Sciences [physics]
Abstract

International audience; Cet article présente une étude comparative entre les MOSFETs en SiC et les IGBTs en Si vis-à-vis des variations de leur température de jonction dans une application d'onduleur photovoltaïque. L'estimation de ces variations est faite en introduisant dans un modèle de calcul, des profils de mission en courant extraits d'une centrale photovoltaïque sur une année entière. Les résultats sont les profils de mission de la température de jonction des semi-conducteurs, qui permettront d'étudier ultérieurement la durée de vie des onduleurs photovoltaïques à base de MOSFET en SiC, et d'IGBT en Si.

Published
2016

47. Experimental Evaluation of IGBT Junction Temperature Measurement via a Modified-VCE (VCE_VGE) Method with Series Resistance Removal

Author

BAKER, Nick, IANNUZZO, Francesco, MUNK-NIELSEN, Stig, DUPONT, Laurent, Avenas, Yvan, Cadic, Ifsttar, Aalborg University [Denmark] (AAU), Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (SATIE), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Conservatoire National des Arts et Métiers [CNAM] (CNAM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])

Subjects
MESURE, TEMPERATURE, [SPI.TRON] Engineering Sciences [physics]/Electronics, [SPI.TRON]Engineering Sciences [physics]/Electronics
Abstract

CIPS2016 - 9th Conference on Integrated Power Electronics Systems, Nuremberg, ALLEMAGNE, 08-/03/2016 - 10/03/2016; Temperature sensitive electrical parameters (TSEPs) allow junction temperature measurements on power semiconductors without modification to module packaging. The on-state collector-emitter voltage (VCE) in IGBTs is an attractive option for junction temperature measurement since it is relatively easy to measure during operation. Nevertheless, the resistive contribution of interconnection and packaging materials has been shown to introduce large errors when using the VCE for junction temperature measurement. This paper uses an IR camera to experimentally evaluate a modified-VCE method designed to remove this series resistance contribution. This method can be described as the difference in VCE at two different gate voltages (15V and 13V). Experimental validation focuses primarily on the accuracy of the temperature measurement and investigates paralleled chip configurations as well as multiple devices with differing geometry and manufacturer. The modified-VCE shows significant improvement over the normal-VCE in terms of correlation to mean junction temperature, with maximum errors typically below 10°C. These results are additionally compared with one traditional and robust TSEP: the voltage drop under low current injection.

Published
2016

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