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RÉSUMÉ
Cet article présente les principes de commande des principaux composants à semi-conducteur de puissance bipolaires à commande en courant. L’article se focalise sur la mise en forme et l’amplification des courants de gâchette (thyristors, triacs et GTO) pour la commande de ces composants (transistors bipolaires). Les circuits de commande de composants tels que le BJT ou le thyristor GTO dont certaines applications sont restreintes voire obsolètes, sont volontairement traités afin de mieux présenter les circuits de commande de composants tels que les BJT SiC ou les IGCT.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphane LEFEBVRE : Professeur - SATIE, Conservatoire national des arts et métiers, Paris, France
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Bernard MULTON : Professeur - SATIE, École Normale Supérieure de Rennes, Rennes, France
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Nicolas ROUGER : Chargé de recherche - Laplace, CNRS, Toulouse, France
INTRODUCTION
Les contextes et les principes de la commande des composants bipolaires de puissance ont fait l’objet des articles Commande des composants à semi-conducteurs de puissance : contexte [D3230] et Caractéristiques des composants à semi-conducteur de puissance en vue de leur commande [D3231].
Dans cet article sont développés les circuits de commande :
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des thyristors commandés par impulsions de courant de gâchette, pour lesquels une synchronisation des circuits de déclenchement est nécessaire ;
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des triacs (bidirectionnels) qui se commandent sensiblement comme des thyristors ;
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des transistors bipolaires (technologie silicium et carbure de silicium) commandés en courant ;
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des thyristors GTO (Gate Turn Off) et GCT dont les principes de commande sont assez proches de ceux des transistors bipolaires au silicium.
Les circuits de commande pour MOSFET et IGBT font l’objet de l’article Circuits de commande pour transistors à grille (MOSFET, IGBT, HEMT) [D3233].
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MOTS-CLÉS
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- Version archivée 1 de mai 2003 par Stéphane LEFEBVRE, Bernard MULTON
DOI (Digital Object Identifier)
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Circuits de commande pour thyristors GTO et GCTArticle inclus dans l'offre
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3. Circuits de commande pour transistors bipolaires (Bipolar Junction Transistors)
3.1 Principes de commande
Si les transistors bipolaires sont indéniablement en déclin, nous avons choisi de leur consacrer une section pour deux raisons. La première est liée au fait qu’ils occupent toujours des niches, avec quelques évolutions (structure cascode intégrée) et la seconde est l’arrivée des matériaux grand gap avec quelques réalisations de transistors bipolaires en SiC (Fairchild et GeneSiC notamment). Leurs caractéristiques ont été présentées à la section 2 de l’article [D3231].
Pour les piloter, nous avons vu qu’il était intéressant de les placer, lors de leur phase de conduction, dans un régime limite entre la saturation dure et la quasi-saturation grâce à l’insertion d’une diode d’antisaturation. L’antisaturation minimise le temps de stockage et étend au maximum l’aire de sécurité au blocage. La figure 11 rappelle l’allure typique du courant de base avec un pic de courant à la mise en conduction (injection de charges et réduction des pertes de commutation, plus particulièrement en présence du courant de recouvrement inverse de la diode de puissance associée au transistor dans la cellule de commutation), puis un courant de base régulé pour maintenir un état de quasi-saturation, et enfin, un pic négatif d’extraction permettant notamment de réduire le temps de stockage. La figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - GONTHIER (L.), PASSAL (A.) - Technology Performance Comparison of Triacs Subjected to Fast Transient Voltages. - IEEE PEDS conf. nov. 2007.
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(5) - GONTHIER (L.), MATHIAS (J.), DUCLOS (F.) - A New Overvoltage-Protected Logic Level AC Switch Thanks to Functional Integration. - EPE Conf. (1999).
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(6) - ST...
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