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RÉSUMÉ
L’amélioration de la qualité du matériau de base et de la technologie de fabrication a permis le développement de nombreux composants de puissance en carbure de silicium, reflétant l’évolution de la maturité de cette nouvelle filière technologique au cours de ces dernières années. Cette évolution se traduit par les débouchés commerciaux actuels et futurs, tout comme le développement d’interrupteurs spécifiques pour la protection série des installations électriques.
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Dominique TOURNIER : Docteur en génie électrique - Maître de Conférences à l’INSA Lyon
INTRODUCTION
L’amélioration de la qualité du matériau de base et de la technologie de fabrication a permis le développement de nombreux composants de puissance en carbure de silicium, reflétant l’évolution de la maturité de cette nouvelle filière technologique au cours de ces dernières années. Cette évolution se traduit par les débouchés commerciaux actuels et futurs, tout comme le développement d’interrupteurs spécifiques pour la protection série des installations électriques.
Ce dossier présente les récents progrès et réalisations des composants de puissance en carbure de silicium, les points clés relatifs au matériau et à la technologie de fabrication, les potentialités et réalisations de ce matériau semi-conducteur dont l’utilisation permet d’ores et déjà de repousser les limites de la filière silicium.
Le dossier suivant [D 3 122] décrit des applications telles que la conversion d’énergie et la limitation de courant.
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- Version archivée 1 de mars 1989 par Christian GLAIZE
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1. Introduction générale
Depuis les années 1950 (la fabrication du premier transistor date de 1947) l’électronique de puissance s’est développée autour du silicium. En ce début de XXIe siècle, l’industrie de l’électronique en général et de l’électronique de puissance en particulier reste dominée par le silicium et il est réaliste de penser que cela pourrait rester valable pour les deux prochaines décennies. En effet, aucun autre matériau semi-conducteur n’est actuellement compétitif en terme de qualité de matériau, maturité de la technologie de fabrication des composants et coût de production en ce qui concerne les composants de puissance. Certains matériaux semi-conducteurs tels le GaAs et SiGe (faisant partie de la famille des hétérojonctions) possèdent des propriétés physiques particulières par rapport au silicium. Toutefois, leur utilisation concerne principalement les domaines spécifiques de l’optoélectronique et de l’hyperfréquence .
Référence historique : trois scientifiques (John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley) travaillant au laboratoire Bell ont fabriqué le premier transistor à semi- conducteur le 23 décembre 1947 (le brevet d’un tel dispositif a été déposé en 1928 par Julius Edgar Lilienfeld en Allemagne).
L’avantage du silicium pourrait être remis en cause en ce qui concerne les composants haute tension et fonctionnant à des fréquences élevées par l’utilisation de nouveaux matériaux semi- conducteurs dits à « large bande interdite » comme l’est le carbure de silicium (SiC). La « filière technologique » du carbure de silicium n’est pas aussi mature que celle du silicium et le coût de production de composants est actuellement plus élevé que pour le silicium. Pour autant, les propriétés intrinsèques, telles que le champ de claquage et conductivité thermique élevés, ont favorisé le développement...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ESAME (O.) et al - Performance comparison of state-of-the-art heterojunction bipolar devices (HBT) based on AlGaAs/GaAs, Si/SiGe and InGaAs/InP. - Microelectronics Journal 35, 901-908 (2004).
-
(2) - * - http://www.compoundsemiconductor.net/articles/magazine/11/6/2/1.
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(3) - * - http://compoundsemiconductor.net/articles/magazine/8/1/7/1.
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(4) - BERZELIUS (J.J.) - Unterfuchungen über die Flufsfpathfäure und deren merkwürdigften Verbindungen. - Annalen der Physik und Chemie. vol. 1, p. 169-230 (1824).
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(5) - MOISSAN (H.) - Étude du Siliciure de carbone de la météorite de cañon Diablo. - Compte-Rendu des Séances de l’Académie des Sciences, Paris. vol. 140, p. 405-406 (1905).
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(6) - ACHESON (E.G.) - Production of artificial crystalline carbonaceous materials. - Brevet...
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