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Les technologies clés |
Energie
| Composants électroniques de moyenne puissance |
Fiche Technologie-clé n : 94
VERSION 3
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Energie
| Composants électroniques de moyenne puissance |
Fiche Technologie-clé n : 94
VERSION 3
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Définitions
Les composants de puissance peuvent être caractérisés par l'utilisation d'une densité de courant de 1.0 A à 2.5 A / mm2 dans le domaine de tension 10 V à 1500 V. La taille des puces peut atteindre 10x10 mm2.
Techniques mises en oeuvre
La fabrication d'un composant de moyenne puissance met en oeuvre les mêmes processus que la fabrication d'autres composants semiconducteurs à savoir : croissance cristalline, oxydation, photolithographie, diffusion... Cependant, même si les procédés ne se différencient pas de ceux utilisés en micro-électronique, la technologie des composants de puissance nécessite des traitements spécifiques pour ce qui concerne la formation des jonctions (diffusion, épitaxie, implantation ionique, oxydation thermique, masquage et création de motifs par photolitographie...), le contrôle de la durée de vie des porteurs (diffusion d'or, irradiation), la passivation et l'encapsulation (composants simples en boîtier non isolé, composants sur un substrat isolant...). L'intégration monolithique ou hybride prend une place de plus en plus importante. Le seul matériau utilisé à ce jour est le silicium. Ce dernier présente une bonne conductivité thermique, un faible coefficient de dilatation thermique et des propriétés semiconductrices très favorables.
Contexte concurrentiel et économique
Aujourd'hui, l'électronique de moyenne puissance est utilisée pratiquement dans tous les domaines qui font appel au génie électrique tels que l'électroménager, l'automobile, la domotique et la commande de moteur dans les domaines de l'aéronautique, du naval, du ferroviaire ou de la machine-outil.... Cette tendance devrait se généraliser dans les prochaines années et ceci grâce à l'extension du champ des applications de l'électronique d'une part, et grâce aux innovations produits d'autre part. Ces innovations de produits sont caractérisées par l'introduction de commutateurs qui associent sur une même puce le transistor et les fonctions de commande par des circuits intégrés. On obtient ainsi une puissance intelligente appelée également "Smart Power" bien adaptée aux applications automobiles et Télécommunications. Une autre évolution correspond à l'intégration en une seule structure monolithique de toutes les structures de puissance : diodes, commutateurs, et résistances constituant le système de puissance électronique. Les fonctions de commande, protection et détection restant à l'extérieur. Cette approche analogue à celle des ASICS ( Application Specific Discretes) et apparaît comme bien adaptée aux applications utilisant les sources de courants alternatifs (220 V & 380 V / 440V).
Fonctions remplies :
Toutes les fonctions qui nécessitent et qui concernent le génie électrique en moyenne puissance (protection, commande de moteur, commutation, transformation, alimentation, contrôle...)
Technologies concurrentes :Il n'existe pas de technologies concurrentes, bien au contraire l'électronique de moyenne puissance tend à remplacer certaines fonctions mécaniques ou électromécaniques.
Evolutions technologiques :
Les commutateurs de type MOS (Métal-Oxyde-Semiconducteur) tels que les transistor MOS et IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ainsi que les produits "Smart Power" évoluent vers une mise en oeuvre de moyens de photolitographie aussi exigeants que ceux des génération actuelles de circuits intégrés. A terme, les filière industrielles de ces produits de puissance vont converger vers de filières de mémoires et de microprocesseurs et être ainsi manufacturées avec des équipements communs.
Par contre, les produits ASD ont des spécificités technologiques qui les rapprochent plus des technologies utilisées pour les capteurs et les microsystèmes. Là encore, l'évolution tend vers un manufacturing commun de ces deux types d'activités.
Programmes de recherche :
Aujourd'hui, la majorité des développements en électronique de moyenne puissance ne font pas l'objet de programme de recherche. En effet, la plupart des dispositifs développés ou des programmes de recherche concernent principalement des marchés civils à gros volume et sont donc en quasi totalité financés par des structures privées (sociétés de recherche sous contrat). A ce titre, des recherches sont conduites au niveau international dans les domaines suivants :
