[PDF] Chapitre I LES COMPOSANTS DE PUISSANCE

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Electronique de puissance

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Chapitre I LES COMPOSANTS DE PUISSANCE

le comportement semi- conducteur de ces divers éléments mais de mettre en évidence quelques des diodes de puissance, thyristors, transistors bipolaires, transistors Ces commutateurs sont caractérisés par deux états stables : un élément de base sera donc un interrupteur destiné à assurer interrupteur devra se rapprocher le plus possible de celle de la figure

1avec les conventions de la figure 1-2.

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Les différents composants se différencient, au delà de leur remplissent, selon les critères suivants : Leur caractéristique statique : suivant leur constitution, la caractéristique de fonctionnement pourra se limiter à 2 ou

3 branches de la caractéristique idéale.

La possibilité ou non de commander leur blocage et/ou leur amorçage (caractéristique dynamique).

1- DIODE

Les diodes à jonction ont une structure PN ou N PN (encore appelé tous les interrupteurs de puissance, cette structure est réalisée dans le courant dispose de toute la section de la pastille pour circuler. N la cathode (C). La figure 2-a indique le symbole utilisé pour représenter la diode et les conventions de signe adoptées pour le courant I et la tension V.

Courant inverse

Tension inverse

I

V Tension directe

Courant direct

Figure 1-1

interrupteur ouvert : le courant

Interrupteur fermé : la d.d.p aux

-a- -b-

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Le comportement statique et dynamique des diodes à jonction se déduit

1-1 Caractéristique statique :

v i v sV RMV fI i

Caractéristique idéalisée

Figure 1-3

-a- FV Fi C

Cathode

Anode N N P A -b-

Figure 1-2 : -a- b- Symbole

électrique

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Dans le sens direct, la caractéristique présente un coude brusque dans la zone des très faibles courants. Au delà de la tension de seuil VS (0.6V pour le silicium) le courant croit très vite, la variation de tension reste faible. Il apparaît une chute de tension directe anode-cathode pour les diodes au silicium. Elle est généralement faible devant les tensions mises en jeu dans les convertisseurs. au-delà de laquelle le courant inverse augmente brutalement.

1-2 Caractéristique dynamique :

(amorçage) et inversement (blocage).

1-2-1 Blocage

ses bornes. La figure 4 montre la forme du courant et de la tension pendant toute la durée du phéno retrouve son pouvoir de blocage.

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La décroissance du courant direct

dt diF dépend du circuit 0t le courant passe par 0 puis apparaît un courant 1t . Au voisinage de 1t , la diode commence à retrouver son pouvoir de blocage, la pente du courant change de signe et le circuit extérieur étant généralement inductif, il 2t , le inverse composée par le circuit extérieur. La diode est bloquée. Le paramètre important sera le temps de recouvrement riroffttt , celui- RMI dépend de dt diF . Ce temps, généralement de quelques s peut t RMI dt dir 2t 1t 0t rit rt dt diF v FV i FI

Figure 1-4 : Caractéristique dynamique

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pente dt dir circuit extérieur. itude de cette surtension est trop importante, un circuit RC placé aux bornes de la diode permet de la protéger.

1-2-2-Amorcage

Généralement le phénomène amorçage présente diode peut se faire en déchargeant un condensateur conformément au schéma de la figure 5. tfr VFP Io VF IF L R C E

Figure 1-5

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Cette surtension

FPV et le temps de recouvrement direct frt sont les deux paramètres qui vont caractériser la rapidité de la mise en conduction de la diode. de la diode en envisageant le cas le plus défavorable

F et du courant IF est alors

schématisée par la figure 6. frt Fp fr oFp odtVtt VVIW 0 froFP fr fr oFptIVt t

VVW..2.

2 Vo VFP tfr Io VF IF

Figure 1-6

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Une diode peut avoir un comportement différent suivant lequel se situe.

1-2-3- Notions sur les diodes spéciales :

commutation sont plus brefs. Comme ces trois conditions ne peuvent etre remplies simultanément, il faut choisir la diode en fonction de destinée. - Diodes haute tension - Diodes à avalanche contrôlée - Diodes rapides - Diodes à faible chute de tension directe : Diodes

Schottky

2- THYRISTOR : (Silicon Controlled Rectifier : S.C.R)

Le thyristor est un semi-conducteur de structure PNPN assimilable à un ensemble de trios jonctions.

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P.

2-1 Caractéristique statique :

K A G N P N P

Figure 1-7 : Symbole électrique du thyristor

I v VDM

VRM Im

if i G V i K A v

Caractéristique idéale

Figure 1-8 : caractéristique statique

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e gâchette, la caractéristique statique est celle de la figure 8. Dans le sens direct, le thyristor est pratiquement non conducteur tant que la tension appliquée est inférieure à DMV . Si la tension appliquée dépasse DMV , il y a amorçage du thyristor par effet diminution du courant i au dessous de la valeur du courant mi , ou courant de maintien. Dans le sens inverse, le thyristor est bloqué tant que la tension inverse ne dépasse pas la tension inverse maximale.

Amorçage par la gâchette :

DMV est une fonction inverse du courant ig envoyé dans la gâchette. Pour une valeur igm de ce courant la caractéristique directe ne présente plus de retournement. Le thyristor étant placé dans un circuit actif, avec une tension directe appliquée inférieure à DMV , il apparaît donc la possibilité r en envoyant dans sa gâchette une impulsion de courant de valeur supérieure à igm La chute de tension directe anode-cathode est alors supérieure à ontrôlable et ne peut avoir lieu que si le courant direct devient inférieur au courant de maintien.

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Température :

caractéristiques de gâchette et peut entraîner un amorçage intempestif du thyristor. cathode dtdV , la jonction polarisée en inverse se comporte comme un condensateur. Et laisse passer une pointe de courant qui peut entraîner la mise en conduction du thyristor. Pour éviter ce phénomène parasite il convient de choisir un thyristor pouvant supporter un dtdV supérieur à celui imposé par le circuit. Si ion du et C de 50 à 200 nF. Ce circuit protége également le thyristor contre les surtensions inverses dues aux circuits extérieurs. On peut augmenter son efficacité en limitation du dV/dt direct en shuntant la résistance par une diode.

N P N P

Figure 1-9 : Schéma équivalent du thyristor

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