Comportement des diélectriques liquides sous haute température et haute tension

Un des enjeux majeurs de l’électronique de puissance du futur est la disponibilité des composants semi-conducteurs de puissance qui seraient capables de fonctionner à haute fréquence, à haute tension et à des températures de jonction supérieures à celles autorisés par les composants en silicium.  La limite de ces derniers, inférieure à 200°C, est en effet un point bloquant à ce développement surtout avec l’augmentation des besoins en termes de densité volumique de puissance électrique du système global. Elle est aussi un problème pour répondre aux besoins des applications nécessitant une température supérieure à 200 °C (tels que les explorations spatiales, pétrolières, géologiques, réacteurs nucléaires, avioniques, ferroviaires …). Dans les années à venir, des nouveaux semi-conducteurs à grand gap (qui ne fonctionnent a priori qu’à température supérieure de l’ambiante) tels que le carbure de silicium, le nitrure de galium ou le diamant, en cours de développement dans plusieurs équipes de recherche, devraient progressivement remplacer le silicium pour tous les composants de puissance appelés à fonctionner à haute fréquence, à haute tension et à haute température. Pour remédier à ce problème, il apparaît aujourd’hui indispensable de rechercher des matériaux stables à haute température et pouvant supporter les nouvelles contraintes électriques. Parmi ces matériaux, les liquides isolants sont susceptibles de répondre aux nouvelles contraintes.  En plus de leur fonction d’isolation, ces liquides peuvent permettre une évacuation du flux thermique dissipé par les semi-conducteurs.

 
Schématisation d’un module d’électronique de puissance classique avec deux puces semi-conductrice. Température maximale de fonctionnement des matériaux utilisés dans les modules de puissance [Dupont L « Evaluation of Substrate Technologies under High Temperature Cycling" CIPS 2006]