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European Journal of Electrical Engineering
2103-3641
Revue des Systèmes
Revue Internationale de Génie électrique (1295-490X)
 

 ARTICLE VOL 16/3-4 - 2013  - pp.323-338  - doi:10.3166/ejee.16.323-338
TITRE
Driver SOI pour la commande rapprochée du JFET SiC destiné aux environnements extrêmes [-50°C ; 250°C]

TITLE
SOI driver for local control of SiC JFET-based harsh-environment applications [-50°C ; 250°C]

RÉSUMÉ
Le développement de modules de puissance destinés aux environnements extrêmes considère des composants à semi-conducteur grand gap. Les propriétés du transistor JFET en carbure de silicium (SiC) lui permettent de fonctionner jusqu’à plus de 300°C température ambiante. Cependant, le passage à un module multipuce impose d’embarquer la fonctionnalité de commande rapprochée du transistor JFET. Le driver est une problématique connue mais son intégration sous forme d’une puce CMOS sur substrat SOI rencontre quelques limitations. Le papier décrit entre autres l’apport d’une solution de protection contre le court-circuit des JFET en configuration de bras d’onduleur. La caractéristique normalement passante du transistor rend la fonction indispensable faute de faire vieillir prématurément le dispositif en cas de court-circuit répété (mise sous tension, perte d’alimentation du driver, etc.). Le circuit de protection est alors caractérisé par sa réactivité et sa capacité à rester opérationnel à des températures dépassant 200°C.


ABSTRACT
Previous investigations have successfully shown that wide bandgap semiconductor as SiC allows reaching high operating temperature (300°C). Therefore power devices such as JFET or Schottky diodes are able to benefit from these improvements. However the control part must be also redesigned in order to sustain harsh environment. The SiC JFET requires a specific driver and 200 °C ambient operation leads to verify solutions from -70 °C up to 250 °C to leave room for future reliability test. In this context the paper details a core JFET gate driver integrated in a SOI 0.8µm technology. Particularly, an option is presented to compensate for the decrease in the driver output current with temperature. It is also demonstrated primary results of the integration of an anti short-circuit solution previously verified as a hybrid vehicle. It is shown that the reactivity of the safety function is reduced to less than 5µs at 250°C compared to 100µs in earlier vehicle at 200°C.


AUTEUR(S)
Khalil EL FALAHI, Luong-Viet PHUNG, Pascal BEVILACQUA, Bruno ALLARD

MOTS-CLÉS
JFET SiC, Driver SOI, haute température, anti court-circuit.

KEYWORDS
SiC JFET, SOI Driver, harsh environment, anti short-circuit safety function.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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