Thèse Conception et Réalisation de Boîtiers de Semiconducteurs Résistants aux Surintensités pour les Énergies Renouvelables H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lille École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes Laboratoire de recherche : L2EP - Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille Direction de la thèse : Arnaud VIDET ORCID 0000000340620709 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-25T23:59:59 Ce projet de thèse vise à concevoir, fabriquer et caractériser des packages d'électronique de puissance innovants pour des composants à base de carbure de silicium (SiC), offrant une meilleure résilience face aux surintensités. L'objectif principal est de développer des solutions de packaging capables d'absorber temporairement les fortes contraintes thermiques induites par des surintensités de courte durée, renforçant ainsi la robustesse des dispositifs à large bande interdite utilisés dans les applications raccordées au réseau. Les travaux porteront sur l'intégration de nouveaux matériaux de substrat développés en parallèle par le laboratoire IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères, Lyon). Ces substrats sont notamment censés offrir une inertie thermique accrue par rapport aux solutions conventionnelles. Le doctorant évaluera les gains potentiels de performance thermique liés à l'utilisation de ces substrats en les comparant à des solutions commerciales, via des approches de caractérisation expérimentale et de modélisation thermique. Parallèlement, la thèse abordera les compromis nécessaires à l'intégration de tels substrats au niveau du module ou du convertisseur. Une attention particulière sera portée à garantir que l'amélioration du comportement thermique n'entraîne pas une dégradation inacceptable d'autres caractéristiques électriques clés. Un aspect spécifique et important de la thèse sera l'étude de la compatibilité électromagnétique (CEM). Le doctorant analysera donc l'impact des solutions de packaging proposées sur la CEM et proposera des stratégies de conception visant à atténuer les effets indésirables tout en préservant les avantages thermiques.
Outre l'amélioration des performances, une attention particulière sera accordée à la soutenabilité environnementale des solutions de packaging proposées. Dans cette optique, la thèse explorera également des approches de conception favorisant le démontage du module de puissance, facilitant ainsi la séparation des composants, la réparation ou le recyclage en fin de vie du dispositif.
Le secteur de l'énergie connaît actuellement une révolution liée à la part croissante des énergies renouvelables dans la production d'électricité. Toutefois, ces sources d'énergie génèrent une tension inadaptée au réseau existant, ce qui rend indispensable l'utilisation de convertisseurs d'électronique de puissance. De son côté, l'électronique de puissance connaît également une révolution, rendue possible par l'arrivée sur le marché de nouveaux composants à large bande interdite (dits « wide bandgap ») en SiC et GaN ; ceux-ci permettent de concevoir des convertisseurs de puissance bien plus efficaces que les dispositifs à base de silicium. Ces nouveaux composants représentent une opportunité majeure pour l'électronique de puissance, même si leur pleine exploitation reste freinée par plusieurs obstacles.
En matière d'injection de puissance dans le réseau, le principal obstacle réside dans le manque de robustesse des composants à semi-conducteurs face aux surintensités pouvant survenir sur le réseau. En effet, les temps de réponse des dispositifs de protection sont généralement supérieurs au délai au bout duquel une surintensité détruit le composant. C'est pourquoi l'une des priorités du secteur de l'électronique de puissance consiste à développer des solutions pour accroître considérablement la robustesse des composants à semi-conducteurs face aux surintensités. L'un des objectifs des laboratoires L2EP et G2Elab est de proposer et d'évaluer des solutions innovantes pour relever ce défi.

Profil recherché:
- Vous êtes titulaire d'un Master avec une formation en électronique de puissance. Des connaissances en thermique seraient également appréciées.
- Vous devez manifester un vif intérêt pour le travail expérimental et la simulation.
- Vous devez avoir obtenu d'excellents résultats universitaires.
- Vous devez avoir envie de travailler au sein d'une équipe d'experts étudiant différents aspects de l'électronique de puissance.
- Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un projet national ; vous devez être capable d'assurer un reporting efficace auprès des membres du consortium.
- Vous devez faire preuve d'une forte motivation pour la rédaction scientifique et la publication dans des revues spécialisées.