Recherche
20 Oct 2026
Quand on parle de transition énergétique, on pense aux voitures électriques, aux énergies renouvelables ou encore aux réseaux électriques intelligents. Ce que l’on sait moins, c’est que derrière chacun de ces systèmes se trouvent des composants électroniques divers jouant des rôles cruciaux. C’est le cas par exemple dans la voiture électrique, où des modules de puissance permettent de mettre en marche les moteurs en transformant l’énergie électrique continue des batteries en courant alternatif.
Ces dernières années, les innovations se sont bousculées : les modules en Silicium, matériau historique, se sont transformés en Carbure de Silicium, bien plus efficace à haute puissance et haute température ; et les modules de puissance sont maintenant refroidis bien plus efficacement grâce à des système de refroidissement double-face.
Figure 1 : Deux modules de puissance. Un classique (gauche) où la puce est refroidie d’un côté et visible de l’autre, et un à refroidissement double face (droite), où la puce est prise en sandwich par les radiateurs.
Néanmoins chaque avancée technologique a un coût. Ici, il est double. D’abord, les modules en Carbure de Silicium sont plus sensibles aux variations de température et sont moins matures d’un point de vue technologique. De plus, si les modules à refroidissement double face ont un meilleur refroidissement théorique, les méthodes d’essais industriels n’ont pas été pensées pour eux, et toute la méthodologie de qualification doit être revue. En effet, les puces électroniques du module étant prises en sandwich entre deux radiateurs, il est bien plus difficile de mesurer leur température. Or, comme dit précédemment, leur température est encore plus critique qu’avant !
Ma thèse, financée par la Région Occitanie, le LAAS CNRS et l’Icam, porte précisément sur ce défi : comprendre, mesurer et maîtriser la température des semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium (SiC) intégrés dans des modules de puissance. Pour cela, j’ai pu pendant trois ans avoir accès à la plateforme de recherche DepTH-lab ainsi qu’aux moyens d’essais du LAAS-CNRS pour proposer une nouvelle méthode de mesure innovante de la température de jonction maximale et moyenne de puces parallélisées de modules de puissance. La thèse, commencée en Octobre 2022 se nomme « Détection et estimation des déséquilibres de température de jonction de MOSFETs SiC parallélisés ».
La méthode développée exploite les propriétés électriques des puces, qui varient en fonction de leur température. En injectant différents courants dans un module, et en observant les tensions résultantes, donnant chacune des informations différentes sur l’état thermique du module, nous avons été capable de remonter aux températures individuelles des puces qui le composaient, alors même que nous n’avions aucun accès physique à ces dernières ! Si
l’étude des paramètres électriques thermosensibles est bien connue depuis des dizaines d’années, c’est la première fois que l’usage de plusieurs simultanément, dans l’optique d’obtenir une cartographie de la température de plusieurs puces, a été réalisé.
Aujourd’hui la méthode fonctionne uniquement dans les cas d’application les plus simples, dans l’environnement contrôlé du laboratoire. On est donc loin de l’application pratique proposée à un industriel. Mais c’est avant tout cela la science : une somme de briques de travail, sur lesquelles les prochains chercheurs s’appuieront pour aller un peu plus loin, jusqu’à obtenir des méthodes matures pour l’industrie.
