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Convertisseur d'énergie utilisant les composants en carbure de silicium

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Actuellement les revues techniques ainsi que les conférences internationales dans le domaine de l'électronique de puissance (PCIM Europe, European Power Electronics conference) mettent en avant les progrès effectués dans le domaine des matériaux utilisés pour fabriquer les commutateurs électroniques commandés ou non (diodes, mosfets en particuliers). En effet les premières diodes au carbure de silicium ont vu le jour en 2002 et les transistors MOS ont suivi en 2003.

Cette nouvelle technologie très prometteuse permet (et permettra surtout) de réaliser des convertisseurs de puissance ayant des rendements élevés, notamment pour les alimentations et les entrainements électriques. Elle ouvrira également les portes à de nouvelles applications, grâce aux plus grandes tensions de blocages (1500V), aux plus grandes densités de courant pour les fréquences de commutation envisagées (plusieurs centaines de kHz). Le problème actuel est donc de maitriser ces nouveaux composants et de concevoir de nouveaux produits basés sur le carbure de silicium.

Outre l'acquisition de compétences dans le carbure de silicium appliqué à l'électronique de puissance, l'institut prévoit de construire un prototype d'élévateur de tension pour alimentation comprenant des VJFET (Vertical Junction Field Effect Transistors) au carbure de silicium. Les principales performances attendues sont les suivantes:

  • fréquence de commutation 500kHz (les commutateurs optoélectroniques actuels atteignent 200kHz),
  • tension de blocage > 1500V (montage cascade).
     

Aujourd'hui la chasse aux pertes dans les appareils électroniques est ouverte; elle vise à les réduire aussi fortement que possible. En effet, une augmentation de 1% du rendement d'une alimentation pour PC peut faire économiser des quantités d'énergie importante. Le choix des composants utilisés dans les circuits est donc décisif.

Par ailleurs, on cherche de plus en plus à supprimer les consommations inutiles telles que celle des appareils non utilisés mais sous tension. Actuellement en Suisse, les fonctions stand-by (alimentations à transformateurs comprises) consomment l'équivalant d'une demi-centrale nucléaire (500kW en bande).

Les composants SiC qui arrivent maintenant sur le marché permettent d'atteindre ces objectifs. Ils doivent être mis en oeuvre au plus vite car ils contribueront à réduire la consommation sans diminuer en aucune manière la qualité de vie des utilisateurs.