Les énergies bas carbone et les énergies renouvelables (photovoltaïque, éolien) sont essentielles pour accélérer les efforts mondiaux de réduction des émissions. Les systèmes de conversion d’énergie sont considérés comme critiques. Dans la plupart des applications, deux défis majeurs se posent :

• Augmenter les rendements énergétiques en augmentant la fréquence de commutation des nouveaux semi-conducteurs tels que le SiC (carbure de silicium), le GaN (nitrure de gallium) ou le Diamant dans un futur proche

• Réduire la masse et le volume des systèmes pour économiser les matières premières et l’énergie

Ces systèmes d’électronique de puissance doivent fonctionner dans des environnements exigeants, sont soumis à des interférences électromagnétiques et doivent supporter des températures élevées. Cependant, ces dispositifs « wide-band-gap » nécessitent des systèmes de contrôle avancés (circuits de commande intégrés, capteurs) pour tirer le meilleur parti de leurs performances. De plus, lors des commutations, ils introduisent des perturbations. Ces perturbations dépendent fortement de l’agencement des composants et des méthodes de packaging (l’objectif est donc de minimiser les résistances électriques et thermiques ainsi que les inductances parasites liées aux interconnexions). Le packaging comprendra les composants actifs et leurs circuits de commande, appelés « modules de puissance intelligents ». C'est pourquoi ce projet V2xGaN vise à développer un module de puissance à base de GaN pour les applications V2X (vehicle to everything).

Les objectifs à atteindre pour ce projet sont :

• Un module de puissance GaN 1200V / 150A

• Un transformateur planaire (gamme de puissance 50 ~ 100 kW)

• Un convertisseur DC/DC isolé pour application V2X

Ce travail visera à mettre en œuvre des calculs, des simulations puis des conceptions autour du 'layout' du substrat, du module de puissance GaN et du transformateur planaire.

Toutes les caractérisations auront lieu au laboratoire d'électronique de puissance (au CEA à l’INES)

Les équipes techniques du laboratoire (équipe modules de puissance et équipe magnétique) accompagneront le post-doc à chaque étape et notamment pour les études expérimentales.

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