Une nouvelle ère pour les modules de puissance dans l'aéronautique
Le carbure de silicium a une large bande interdite, une forte conductivité thermique et une tension de rupture élevée aux champs électriques, ce qui réduit les pertes de puissance. Ces propriétés le rendent très intéressant pour les dispositifs à haute puissance. Il autorise une meilleure commutation et une densité de puissance plus élevée pour une tension et un ampérage donnés, dans un dispositif plus fin et plus léger. En outre, il fonctionne à hautes températures, ce qui réduit la taille et la complexité des systèmes des refroidissement nécessaires ainsi que de toute l'architecture du système de puissance. Après des années de recherche et développement, les dispositifs SiC arrivent sur le marché. C'est donc le moment idéal d'étudier la modularité et les performances améliorées de ces composants pour l'avion tout-électrique, un objectif majeur de la recherche en avionique. Les scientifiques du projet ROSIC («Robust silicon-carbide technology for aerospace DC-DC conversion»), financé par l'UE, ont mis au point des modules de puissance SiC innovants, destinés aux aéronefs. Les chercheurs ont conduit une analyse complète des besoins futurs pour s'assurer de répondre de manière économique aux critères très stricts de fiabilité. Ils ont commencé par tester les technologies de transistor disponibles, y compris ceux à jonction bipolaire, à effet de champ à grille de type jonction, et à effet de champ à oxydes métalliques (MOSFET), pour contrôler la circulation du courant. Les chercheurs ont choisi un dispositif MOSFET et évalué ses caractéristiques en régime constant et transitoire. Ils ont ensuite sélectionné les substrats du MOSFET et établi les paramètres de jointure. Le projet ROSIC a testé les modules finis pour caractériser leurs performances à long terme ainsi que celles du boîtier, et vérifier leur intégrité dans un environnement d'aéronef opérationnel. Les travaux ont élargi les connaissances et la compréhension du comportement et de la solidité des MOSFET en carbure de silicium. Les scientifiques ont apporté une contribution majeure à l'avionique grâce à la consolidation d'une méthodologie de conception intégrant la fiabilité. Le MOSFET SiC devrait réduire notablement la taille et le poids des commutateurs de puissance pour l'aéronautique, par rapport à la technologie classique au silicium. Ceci se traduira par d'importantes réductions dans la consommation de carburant et les rejets associés, conformément aux objectifs de l'UE de rendre le transport aérien plus respectueux de l'environnement. Les modules de puissance SiC de ROSIC sont prêts à passer à l'échelle industrielle, et promettent d'avoir un impact majeur sur la sécurité, la fiabilité et la durabilité des voyages aériens.
Mots‑clés
Aérospatial, modules de puissance, carbure de silicium, SiC, aéronef, dispositifs haute puissance, systèmes de refroidissement, architectures de systèmes de puissance, aéronef tout électrique, avionique, conversion continu-continu, MOSFET, voyage aérien
