Résumé

Une variation de température significative à 50Hz a été observée dans les puces SiC utilisées dans les applications onduleurs et PFC, ce qui peut réduire considérablement la durée de vie des transistors SiC. Cependant, cette importante variation de température dans la gamme de fréquence de 1Hz à 1kHz, n'avait jamais été observée auparavant pour les HEMT GaN. Cette variation de température peut également réduire la durée de vie des transistors GaN utilisés dans les applications PFC ou onduleur ayant la fréquence fondamentale du courant au délà de quelques Hertz. Cet article montre par simulation que la température de jonction des puces HEMT GaN peut varier jusqu'à 40°C dans les applications actuelles. Pour cela, un modèle précis de pertes instantanées est utilisé pour un transistor GaN spécifique, associé à son modèle thermique. Une méthode précise d'estimation de la température dynamique et de l'impédance thermique des composants GaN est ensuite développée. Cette méthode utilise un paramètre électrique thermosensible (TSEP) pour mesurer l'impédance thermique entre la puce (DUT, Device Under Test) et le dissipateur thermique. Des mesures expérimentales du cycle thermique des puces GaN, avec un profil de pertes instantanées représentatives, sont présentées dans ce travail afin de valider le modèle d'estimation dynamique de la température de jonction et de démontrer que les cycles de puissance à haute fréquence des transistors GaN pourraient être un facteur de stress important pour le processus de vieillissement du composant GaN.