Contexte : Le travail de recherche s’articule autour de l’innovation à apporter dans le domaine des convertisseurs de puissance à base de Carbure de Silicium à très haute performance pour les systèmes embarqués, notamment pour les applications automobiles et aéronautiques. Les composants à base de SiC incitent les constructeurs de modules de puissance à développer des structures fortement intégrées rendant les mesures difficiles d’accès. La maîtrise de la dimension thermique, et son interaction avec les paramètres électriques, est essentielle pour garantir à la fois les performances et la fiabilité de ces modules dans des applications mécatroniques embarquées. En conséquence, il faut développer à la fois les outils expérimentaux de caractérisations thermiques et de la modélisation associée. Le travail de cette thèse s’est déroulé en collaboration avec :- L’Institut de Recherche Technologique (IRT) Saint-Exupéry, qui a amené les démonstrateurs et de l’aide pour le développement du banc de caractérisation thermique.- Le laboratoire LAAS-CNRS, qui a permis la caractérisation électrique à température régulée et l’extraction des modèles thermiques compacts.- L’ICAM, site de Toulouse, qui a réalisé les simulations thermo-fluidiques 3D et le banc de mesure de température de jonction en environnement contrôlé.- La société aPSI3D, qui est à l’origine de la technologie de module à refroidissement double face et qui a apporté les besoins industriels pour le projet.Travaux réalisés : Nous pouvons résumer les travaux réalisés comme suit :- Identification des paramètres électriques thermosensibles pour les MOSFETs SiC et les diodes Schottky SiC sur la base de recherche bibliographique.- Extraction des variations des paramètres électriques en fonction de la température afin de définir le paramètre électrique thermosensible à utiliser.- Spécification et validation de la méthode de mesure de l’impédance thermique par échauffement.- Exploitation de la méthode sur les modules de puissance à base de Carbure de Silicium à refroidissement simple face et à refroidissement double face.- Comparaison entre les résultats issus des mesures et ceux issus de la simulation 3D qui a permis l’identification et la localisation des défauts dans la structure des modules.- Extraction des caractéristiques électriques en fonction de la température.- Développement de modèles électriques thermosensibles analytiques qui peuvent aisément être intégrés dans un simulateur électrique.- Développement de modèles électrothermiques compacts qui prennent en compte à la fois l’auto-échauffement et les interactions thermiques entre les puces.Toutes ces actions nous ont permis d’offrir aux industriels une méthode de diagnostic pour l’amélioration de la maturation d’une nouvelle technologie de packaging de puces SiC. Cela permet également aux équipementiers de disposer de modèles électrothermiques avancés afin d’optimiser les convertisseurs de puissance avec leurs systèmes de refroidissement. De manière générale, cette thèse apporte une démarche scientifique qui contribue à une meilleure connaissance et exploitation de nouveaux composants à base de SiC avec prise en compte des contraintes apportées par les nouveaux packagings 3D fortement intégrés.