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Comparaison composants de puissance



  1. #1
    eas68

    Comparaison composants de puissance


    ------

    Bonsoir,

    J'étudie actuellement les différents composants électroniques utilisés comme interrupteurs dans les circuits électriques. Mais il y'a quelques questions que je ne comprends pas.

    Quelles sont les différences entre un MOSFET et un IGBT ?
    La comparaison entre une diode de schotky et transistor bipolaire?
    les compromis lors du choix d’une diode de puissance ?

    Merci

    -----

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  3. #2
    Antoane

    Re : Comparaison composants de puissance

    Bonjour,

    > Quelles sont les différences entre un MOSFET et un IGBT ?
    Du point de vue de la physique : l'IGBT est un composant bipolaire, le mosfet un composant unipolaire. Cela se traduit par le fait que l'IGBT est a priori plus adapté pour les fortes tensions (en gros : en deça de 600 V : MOSFET, au-delà : IGBT).
    Du point de vue des pertes : à l'état passant, le mosfet se comporte comme une résistance ; l'IGBT comme une source de FEM en série avec une faibme résistance (comme une diode). A surface de puce égale, l'IGBT sera plus intéressant à forte densité de courant.
    Du point de vue de la commande : c'est similaire.
    Du point de vue de la vitesse : l'IGBT est lent, très lent. On le limite généralement à des fréquences de fonctionnement de quelques dizaines de kHz tout au plus alors que les mosfets peuvent monter, selon le calibre et la technologie, à diz ou cent fois plus.
    Du point de vue robustesse : sauf erreur, le MOSFET est meilleur en avalanche et il me semble (mais ce serait à confirmer) que l'IGBT est meilleur en cour-circuit.

    > La comparaison entre une diode de schotky et transistor bipolaire?
    Aucun rapport : une diode est une diode, un transistor un transistor.

    > les compromis lors du choix d’une diode de puissance ?
    Il y a un paquet de paramètres qui jouent dans des directions différentes. A priori :
    - accroitre la tenue en tension (en épaississant a puce) va dégrader la résistance dynamique ;
    - diminuer la résistance dynamique (en augmentant la surface de puce) va augmenter la charge stockée ;
    - etc.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  4. #3
    HULK28

    Re : Comparaison composants de puissance

    Bonjour,

    il faut aussi bien considérer qu'il y a plusieurs technologies de MOSFET.
    Il y a eu des avancées considérables ces dernières années dans ce domaine, avec l'avènement notamment des transistors MOS GaN et MOS SiC.
    Ils sont sans aucun doute l'avenir du transistor de puissance, ils permettent de concurrencer notablement l'IGBT sur la haute tension et permet un travail à fréquences bien plus élevées avec beaucoup moins de pertes.

    La schottky classique est de plus en plus concurrencée par la diode schottky SiC, qui possède un temps de recouvrement en inverse nul ou quasiment et peut travailler en hautes fréquences et à des températures supérieures à 100°C sans altération de ses caractéristiques.

    C'est grâce entre autres à ces nouveaux composants qu'aujourd'hui on peut réaliser des alim AC/DC de 1kW par exemple ayant 97% de rendement.
    Le génie est fait d'1 pour cent d'inspiration et de 99% pour cent de transpiration. Edison

  5. #4
    eas68

    Re : Comparaison composants de puissance

    Désolé je voulais dire la comparaison entre une diode de schotky et diode normal ?

  6. #5
    Antoane

    Re : Comparaison composants de puissance

    Bonjour,

    Les diodes "normales" (i.e. PIN) ont a priori :
    - des tensions de seuil supérieures ;
    - des courants de fuite plus faibles (surtout à haute température) ;
    que les diodes Schottky. Ces dernières sont par ailleurs réservées aux plus basses tensions de fonctionnement (autour de 100 V max).
    Les Schottky n'ont pas de problème de recouvrement inverse et n'ont donc pas de difficulté pour commuter à "haute fréquence".
    Les diodes Schottky SiC, en dépit des avantages donnés par Hulk, ont une tension de seuil relativement élevée (~1-2 V). On s'en contente cependant, étant donnés les avantages annexes.

    Par ailleurs, le GaN reste aujourd'hui limité à du 650 V - et ça risque de perdurer tant qu'on ne fera pas de FET verticaux en GaN.
    C'est a priori plutôt le SiC qui prendra le marché de la plus haute tension.

    > sans altération de ses caractéristiques
    en particulier les pertes par commutation.
    Dernière modification par Antoane ; 05/10/2017 à 19h01.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    HULK28

    Re : Comparaison composants de puissance

    Je ne partage pas ton avis sur le GaN vs SiC.
    La techno GaN a bien d'autres avantages sur le SiC, notamment une plus grande robustesse aux agressions électromagnétiques, ce qui est très important à grandes puissances.
    Les efforts sur le GaN sont surtout portés pour des projets militaires, ou la robustesse et la fiabilité à hautes températures sont essentielles.
    La recherche sur le SiC est portée essentiellement par Cree (US), qui travaille aussi néanmoins sur le GaN pour les topo classe E où ils excellent.
    Ce qui freine encore la techno GaN est le prix, d'où l'avance du SiC pour le moment mais pour combien de temps encore...?
    Le génie est fait d'1 pour cent d'inspiration et de 99% pour cent de transpiration. Edison

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  10. #7
    HULK28

    Re : Comparaison composants de puissance

    Un exemple de ce qu'on peut faire avec du GaN:

    http://www.iepe.et.aau.dk/IEPE+Infra...g+GaN+Devices/

    Quasiment 99% @ 1.7kW
    Le génie est fait d'1 pour cent d'inspiration et de 99% pour cent de transpiration. Edison

  11. #8
    Antoane

    Re : Comparaison composants de puissance

    Bonsoir,

    > notamment une plus grande robustesse aux agressions électromagnétiques
    Tu peux détailler ?
    Je crois que c'est surtout du à la techno employée et non une caractéristique intrinsèque des composants GaN vs. Sic, mais j'avais plutôt l’impression du contraire : la plupart des transistors GaN tient moins de 10 V de Vgs et demande à être commandé en 5 V, avec un seuil à 1-3 V. Quand on ajoute à ça le fort couplage drain/grille, et la difficulté de commande bloqué @Vgs<0 (pas de diode de structure) ça laisse peu de marge de bruit et autorise peu de perturbations sur la commande.
    A comparer aux 10-20 V de Vgs du SiC et même du Si.
    A moins que je regarde pas là où il faut.

    > Les efforts sur le GaN sont surtout portés pour des projets militaires, ou la robustesse et la fiabilité à hautes températures sont essentielles.
    Je ne savais pas qu'ils investissaient beaucoup dans le GaN, même si, a postériori, ça a du sens
    J'imagine qu'il est difficile de comparer des composants aux maturités aussi différentes, mais qu'est ce qui pousse à dire que le GaN est/sera plus robuste que le SiC ? Parce qu'aujourd'hui, ce n'est pas le cas des composants sur le marché


    Mais c'est sûr que les rendements, densités de puissance, fréquences, etc atteignables sont magnifiques.
    Dernière modification par Antoane ; 05/10/2017 à 22h00.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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