Switching behaviour analysis of GaN-HEMTs in power converters considering Vth shift and gate driver configuration

Analyse du comportement de commutation des transistors GaN-HEMTs dans les convertisseurs de puissance en tenant compte de la variation de Vth et de la configuration du driver de grille Cette thèse s'intéresse à l'influence de la variation de la tension de seuil (Vth) et de la capacité de sortie du driver de grille sur le comportement en commutation des transistors à haute mobilité d'électrons en nitrure de gallium (GaN-HEMTs). Comprendre ces facteurs est crucial pour une modélisation précise des dispositifs et pour une bonne estimation des performances en commutation avant d'employer les GaN-HEMTs dans les convertisseurs de puissance. La première partie de la thèse présente l'origine et les méthodes de caractérisation du phénomène de variation de Vth dans les GaN-HEMTs. Dans le deuxième chapitre, une méthode de mesure in-situ de Vth est proposée pour caractériser le phénomène de variation de Vth dans des conditions de commutation douce, en modes mono-impulsion et multi-impulsion. Le troisième chapitre étudie l'impact de la variation de Vth sur le comportement en commutation à travers une analyse théorique, démontrée par simulation et par validation expérimentale. Dans la dernière partie, l'influence de la capacité de sortie du driver de grille sur le comportement en commutation des GaN-HEMTs est examinée dans deux configurations de grille courantes : sortie unique et sortie séparée. Des circuits équivalents pour les deux configurations sont présentés pour illustrer leur effet sur les performances de commande rapprochée des transistors. Les résultats montrent qu'aussi bien l'augmentation de Vth que la capacité de sortie du driver de grille à sorties séparées peuvent ralentir la vitesse de commutation à la mise en conduction des GaN-HEMTs.