Academic literature on the topic 'Diode thermique'

Cette etude sinscrit dans le cadre de la recherche dadsorbants, efficaces et moins coûteux pour lelimination des ETM des eaux polluees. Elle a pour objectifs de preparer un charbon actif fonctionnalise a partir de coques de cafe, residus agricoles disponibles en Cote dIvoire et de tester son efficacite dans lelimination du cadmium en solution aqueuse. Les charbons actifs (CA) a base de coques de cafe ont ete prepares par activation chimique avec lhydroxyde de potassium (KOH) puis fonctionnalises par impregnation dans une solution dacide nitrique de concentration 3N suivi dun traitement thermique a 120°C. Pour determiner le pouvoir adsorbant de ces charbons actifs, les tests du nombre diodes, de la surface specifique par la methode du bleu de methylene et du pHZ ont ete realises. Les performances des charbons actifs ainsi traites (CA-HNO3) et non traites (CA) ont ete evaluees pour ladsorption du cadmium comme modele dETM et comparees lors dexperiences menees en regime discontinu et etudiees en fonction du temps de contact, de la dose de ladsorbant et de la concentration initiale en cadmium. Les cinetiques ont ete suivies avec un spectrophotometre dabsorption atomique de marque SPECTRAA 110, VARIAN et la modelisation des cinetiques pseudo-premier et second ordre a ete etudiee sur chacun des adsorbants. Les resultats de la cinetique dadsorption indiquent que le temps dequilibre est de 60 min pour les deux charbons actifs. Cependant, vu ladsorption rapide en debut de reaction, le charbon actif CA-HNO3 serait donc plus favorable et presente une meilleure capacite dadsorption du cadmium. Les donnees experimentales obtenues et celles determinees theoriquement avec les deux modeles cinetiques pseudo-premier et second ordre ont montre que le modele pseudo second ordre represente mieux ladsorption du cadmium par ces deux charbons actifs avec des coefficients de correlation R² egal a 0,99. Le charbon actif fonctionnalise revele les meilleures performances delimination du cadmium avec un taux de 60% au bout dune heure de traitement a temperature ambiante.

Ce travail concerne l'étude de nouveaux cristaux dopés à l'ion ytterbium, pour le développement de lasers efficaces (et éventuellement accordables) émettant vers 1 ~. La première partie traite des performances laser en pompage par diode de forte puissance (1 0-15 ~ de nouveaux cristaux: 1'Yb:GGG, l'Yb:'GdCOB, 1'Yb:BOYS (et 1'Yb:CaBOYS), 1'Yb:SYS et 1'Yb:YSO. L'efficacité, l'accordabilité, et le comportement thermique de ces matériaux est discutée, et quelquefois illustrée par une comparaison entre matériaux voisins. Les effets thermiques limitent la montée en puissance dans la plupart de ces nouveaux matériaux: leur étude détaillée fait l'objet de la seconde partie. Nous commençons par une synthèse théorique sur les effets thermiques et thermomécaniques dans les lasers solides. Après une description des différentes méthodes expérimentales d'investigation des effets thermiques, nous décrivons le banc de mesure que nous avons mis en place. Il est basé sur un analyseur de front d'onde de Shack-Hartmann, et il permet la mesure des lentilles fuermiques (et de leurs aberrations) dans des configurations de pompage longitudinal, en présence (ou non) d'effet laser. Nous décrivons les caractéristiques et les limitations de cet outil en détail. Des mesures de lentilles thermiques sont ensuite rapportées, pour la première fois, dans des matériaux dopés à l'ytterbium. Nous avons mis en évidence d'importants effets non radiatifs qui contribuent à la charge thermique, contrairement à ce qui est généralement admis. Nous détaillons alors comment, avec un modèle analytique simple, on peut déduire de ces mesures le rendement quantique et le coefficient thermo-optique des matériaux considérés. Nous avons également mis en évidence expérimentalement l'influence de la longueur d'onde laser sur la charge thermique, la réduction des effets thermiques dans des cristaux composites, ou encore la contribution significative de l'effet photoélastique à la lentille thermique dans 1'Yb:GdCOB
This thesis is a study of new ytterbium-doped crystals, made for the development of efficient (and sometimes broadly tunable) lasers emitting around 1 J. Ull. The first part presents the laser performance, under high power diode pumping, of new crystals: Yb:GGG, Yb:GdCOB, Yb:BOYS (and Yb:CaBOYS), Yb:SYS and Yb:YSO. The efficiency, tunability and thermal behaviour of these materials is discussed, and illustrated (when possible) by a comparison between materials of similar properties. Thennal effects limit the scaling toward higher powers in most of these materials: a comprehensive study of the se effects is performed in the second part of this thesis. We begin this part by setting the theoretical background necessary to understand thermal and thermomechanical effects in solid state lasers. After a description of the classical techniques employed to investigate thermal effects, we describe the experimental setup we used. It is based on a commercially available Shack-Hartmann wavefront sensor, and enables the measurement of the thermallens (including its aberrations) in end-pumped laser, under lasing and nonlasing conditions. We emphasize on the characteristics and limitations of this technique. Thermal lensing measurements are then reported, for the first time, in ytterbium-doped materials. Significant nonradiative effects have been demonstrated, whereas it is generally admitted that such effects are purely absent. We then explain how, thanks to a simple anâlytical model, it is possible to derive the quantum efficiency and the thermo- optical coefficient from these measurements. We also demonstrated the influence of the lasing wavelength on the thermalload, the reduction of thermal effects by the use of composite crystals, as weIl as the major role played by the photoelastic effect in the thermally-induced lens in Yb:GdCOB

Nous presentons des modeles electriques, simples, capables de predire les comportements statique et transitoire des composants. Le modele de la diode prend en compte notamment les charges stockees au blocage. Le modele du mos tient compte la generation de courant lors de l'amorcage, la resistance a l'etat passant, les capacites inter-electrodes et le seuil de conduction. Nous avons presente ensuite une nouvelle approche originale de type automatique, pour la simulation des convertisseurs de puissance. Le logiciel matlab/simulink a servi de support a cette etude. Des methodes propres a l'automatique pour la determination des matrices d'etat ont ete utilisees pour la determination de modeles de diode et de transistor mosfet de puissance sous forme de modeles internes d'etat. Les resultats simules ont ete valides par des resultats experimentaux. Les techniques de l'automatique ont ete mises en uvre pour l'identification des parametres internes des modeles de diode et de mos, a partir de l'analyse experimentale des signaux d'excitation et de reponse et de la representation d'etat. La qualite de l'estimation depend de la nature du signal d'excitation, de la periode et de la duree d'echantillonnage. Enfin, nous avons etudie le transfert thermique dans le mosfet. L'etude du transfert thermique dans la diode est un cas particulier de celui du mosfet. Un modele de diffusion de chaleur a ete mis au point pour l'etude de l'evolution de la temperature au cours du temps consecutivement a n'importe quelle sollicitation electrique. Il tient compte des conditions de refroidissement et d'implantation du composant. Nous avons aussi presente le dispositif experimental et la procedure utilisee pour identifier certains parametres thermiques en regimes permanent et transitoire et pour etudier leur sensibilite sur les transferts thermique.

La simulation des convertisseurs de puissance et les composants de puissance est un chalenge important des prochaines années. En effet, la réalisation de prototype est de plus en plus longue et coûteuse. Aussi le prototypage virtuel, c'est-à-dire la simulation précise des convertisseurs est-elle fondamentale. Ce travail a analysé les possibilités de la simulation par éléments finis d'une cellule de commutation MOS - Diode. En particulier la modélisation électrothermique de la diode a été réalisée. De plus, une procédure originale d'extraction des paramètres technologiques a permis d'obtenir d'excellents résultats de comparaisons simultation/expérience y compris pour les phases de commutations rapides. Pour atteindre cette objectif, une analyse et une modélisation précise de câblage a été entreprise. Enfin, une analyse des couplages électrothermiques a permis de développer un modèle à base de graphes de liens capable de prendre en compte les gradients de température qui existent notamment dans un autoéchauffement
The simulation of power semiconductor devices and power converters is a strategic research area for the future. Indeed, the fabrication of a prototype demands more and more spend time. So, virtual prototyping, i. E. The accurate simulation of power converters, is a strong need. The job corresponds to the analysis of the possibilities in numerical simulation based on the finite Element-method of the switching cell MOSFET-diode. Particularly, the Electro-thermal modelling of the PIN diode has been obtained. More over an original technological-parameter extraction-method has enabled to obtain excellent agreements between simulation and experiment-results, even in the case of switching phases. This objective has been reached because of the accurate modelling of the wiring elements. Finally, an Electro-thermal coupling analysis has enabled to develop a bond graph model representing temperature gradients that occur during a self-heating phase

Etude de l'optimisation de l'effet de diode thermique d'une structure pouvant servir de paroi d'un local. Definition d'une structure alveolaire a lamelles. Etude numerique approchee du comportement thermique journalier et annuel d'un local a structure a effet diode

Le marché des diodes électroluminescentes (LEDs) de puissance est en perpétuelle croissance depuis une vingtaine d’années. Le marché de l’éclairage évolue car les besoins ont changé : nous souhaitons, par exemple, aujourd’hui réduire la consommation électrique, ou avoir des éclairages plus flexibles (couleur, cycle d’allumage, encombrement, …). Les LEDs de puissance permettent d’apporter des solutions où les autres éclairages font défauts. Une étude comparative est menée entre les LEDs et les autres sources d’éclairages. Une LED de puissance émettant une lumière blanche est constituée d’une puce semi-conductrice, d’un substrat, d’un PAD et d’une optique primaire. Différentes méthodes permettent d’obtenir de la lumière blanche avec des LEDs : plusieurs puces, une puce avec un ou des luminophores, ou la méthode PRS-LED. Le luminophore a un rôle optique important et un rôle thermique non négligeable. Après avoir été excité par la lumière émise de la puce, il réémet de la lumière dans une longueur d’onde supérieure. L’efficacité de ce processus dépend de nombreux paramètres, comme la mise en oeuvre du luminophore ou le type de luminophore utilisé. L’étude et la caractérisation des propriétés optiques et thermiques sont faites pour des LEDs commerciales, composées d’une même puce émettant de la lumière bleue, avec et sans luminophore jaune. Afin de maitriser le maximum de facteurs, nous avons mené une étude et un dimensionnement du circuit imprimé (PCB) sur lequel va être implanté nos LEDs. Dans le but d’évaluer les matériaux constituant les LEDs, des analyses au microscope à balayage électronique et par microsonde ont été menées. Ces travaux ont permis de révéler, notamment, la position de la jonction p-n dans la puce et la composition de la couche de luminophore par deux types différents. De plus, afin d’améliorer notre compréhension, une étude comparative a été menée sur trois luminophores jaunes. Ensuite, les deux types de LEDs, puce nue et puce avec luminophore, ont été testés dans le but d’obtenir le flux lumineux et le rendement des LEDs. La caractérisation optique nous a amené à créer un banc pour obtenir la luminance énergétique spectrale sur une partie minime de la puce. D’autre part, nous nous intéressons à la température de jonction de la puce nue, que nous mesurons par différentes méthodes, dont la thermographie infrarouge. Pour cela, l’émissivité a été estimée pour la puce nue et la puce avec luminophore. Puis nous comparons aussi ces différentes méthodes pour le calcul de la résistance thermique Rth j-PAD entre la jonction et le PAD. Le maillage de fils conducteurs implanté sur la surface de la puce est modélisé électriquement. Cette étude, qui est composée de niveaux progressifs de modélisation, permet de comprendre la répartition du courant électrique qui traverse la jonction, et ainsi d’appréhender la répartition du flux lumineux et de la température au niveau de la surface de la puce. Après, un modèle thermo-optique décrit les phénomènes présents au niveau de la jonction d’une puce nue : la conversion de la puissance électrique en lumière bleue et en chaleur, et les transferts de chaleur. Nous complétons ce premier modèle pour obtenir un modèle d’une puce avec le luminophore. Ce dernier modèle prend en compte la photo-conversion du luminophore avec le calcul de flux lumineux à la sortie du luminophore et le calcul de la chaleur due à la photo-conversion. La résolution de ce modèle nous permet d’obtenir la température de jonction d’une puce avec luminophore. La conservation d’énergie du modèle est aussi vérifiée. Le modèle thermo-optique est appliqué à une cartographie de température de surface afin d’obtenir une cartographie de la température de jonction. Ces cartographies sont regroupées avec les clichés de thermographie infrarouge et de luminance énergétique
The high brightness LED market is constantly growing last twenty years. The lighting market is changing as needs have changed: we would like, for example, reduce power consumption, or have more flexible lighting (color, lighting cycle, dimensions ...). High brightness LEDs help provide solutions where others are lighting defects. A comparative study is conducted between the LEDs and other lighting sources.The operation of a high brightness LED emitting white light is explained with the description of each element: chip, substrate, the PAD and optics. Then the different methods of obtaining white light with LEDs are compared: several chips, a chip with one or more phosphors, or PRS-LED method. The phosphor has a significant optical role and an important thermal role. After being excited by the light emitted from the chip, it re-emits light in a greater wavelength. The effectiveness of this process depends on many parameters, such as the implementation of the phosphor, or the type of phosphor used. The study and characterization of optical and thermal properties are made for commercial LEDs, composed of a single chip emitting blue light with and without yellow phosphor. To master the maximum factors, we conducted a study and design of the printed circuit board (PCB) on which will be implanted our LEDs. In order to evaluate the materials constituting the LEDs, analyzes made at scanning electron microscope, and by microprobe were conducted. This work has revealed in particular the position of the p-n junction in the chip, and the composition of the phosphor layer of two different types. Moreover, to improve our understanding, a comparative study will be conducted on three yellow phosphors. Then the two types of LEDs, bare chip and chip with phosphor, were tested in order to obtain the luminous flux and efficiency of LEDs. The optical characterization has led us to create a bench for spectral radiance over a small portion of the chip. Furthermore, we are interested in the junction temperature of the bare chip, which we measure by various methods, including infrared thermography. For this, the emissivity was estimated for the bare chip and the chip with phosphor. Then we also compare these different methods to calculate the thermal resistance Rth j-PAD between the junction and the PAD. The mesh of conductive wires, implanted on the surface of the chip, is electrically modeled. The study, which is composed of three progressive levels of modeling, provides an understanding of distribution of the electric current through the junction, and thus to understand the distribution of the light flow and temperature at the surface of the chip. Afterwards, an optical-thermal model describes the phenomena present at the junction of a bare chip: converting electrical power into blue light and heat, and heat transfer. We complete this first model for a model of a chip with the phosphor. This model takes into account the photo-conversion of the phosphor with the calculation of the luminous flux at the output of the phosphor and the calculation of the heat due to the photo-conversion. The resolution of this model allows us to obtain the junction temperature of a chip with phosphor. The model of energy conservation is also verified. The optical-thermal model is applied to a surface temperature mapping in order to obtain a mapping of the junction temperature. These maps are combined with pictures of infrared thermography and radiance

L'initiation thermique de la combustion de compositions pyrotechniques par une diode laser est un mode d'allumage alliant un niveau de fiabilite eleve a un faible encombrement spatial, ce qui autorise son utilisation dans des systemes embarques de haute precision. Les performances de l'allumeur sont etudiees en mesurant le seuil d'initiation et le delai d'allumage du melange pyrotechnique. Deux montages differents ont ete mis en place, le premier utilisant une fibre optique pour amener l'energie du laser jusqu'a la composition et le deuxieme un systeme de deux lentilles pour refocaliser l'energie sur la composition. Trois melanges pyrotechniques differents ont ete etudies dans la deuxieme configuration d'initiateur. L'etude des performances de l'initiateur a montre que la granulometrie du reducteur, la stoechiometrie du melange, le type d'allumeur et la porosite de la pastille agissent de maniere importante sur les parametres de l'allumage. En ce qui concerne la porosite, son effet peut etre inhibe par introduction d'opacifiant dans la masse de composition pyrotechnique. Afin de pouvoir mettre en evidence le parametre physique qui pilote l'initiation thermique par un laser, des analyses physico-chimiques et une modelisation de l'initiation thermique en phase solide ont ete entreprises. Les resultats de ces etudes ont montre que pour les quatre parametres influant sur l'initiation, c'est essentiellement ceux qui concernent l'aspect chimique qui permettent de justifier les tendances observees. De plus cette etude montre, qu'une bonne adequation entre les resultats de la modelisation et l'experience impose la determination des parametres cinetiques par une methode autre que l'analyse thermique de type dsc. Des moyens specifiques aux reactions pyrotechniques doivent alors etre utilises. C'est donc paradoxalement la cinetique chimique qui controle les parametres de l'allumage lorsqu'une composition pyrotechnique est initiee par un laser avec un effet thermique.

À l'heure où les préoccupations climatiques sont plus que jamais d'actualité, les problématiques du contrôle, de la gestion et de l'économie de l'énergie prennent une importance considérable dans notre société. Dans le secteur avionique, cela peut se traduire par une nécessité de réduction du poids des aéronefs afin d'économiser le kérosène consommé durant le vol, résultant au final à une réduction drastique d'émission de CO². En adéquation avec les problématiques d'économie d'énergie l'avion plus électrique crée depuis quelques années un nouvel engouement dans le monde aéronautique pour l'actionnement tout électrique. La refonte des systèmes actuels (hydrauliques, mécaniques, pneumatiques) vers des systèmes plus électriques permet de plus de diminuer les coûts de maintenance des équipements et d'augmenter la fiabilité globale des systèmes, en s'affranchissant par exemple des problèmes fluidiques liés à l'hydraulique. Plusieurs projets ont été fédérés autour de ce nouvel élan dont le projet ModErNe dans le cadre duquel les travaux présentés tout au long de ce mémoire de thèse ont été réalisés. La mise en place dans un aéronef de nouveaux dispositifs électroniques de puissance nécessite une parfaite connaissance du comportement des composants notamment sous environnement thermique extrême. Cela permet de dimensionner des systèmes haute puissance et haute température optimisés et sécurisés. La technologie SiC n'étant pas suffisamment mature au lancement du projet ModErNe, celui-ci a eu pour postulat l'utilisation de composants IGBT silicium. L'un des objectifs principaux de ces travaux est alors l'étude par la caractérisation du comportement des IGBT dans une gamme de température allant au-delà de celle établie par les fondeurs (-55°C à +175°C). Ces travaux décrivent ainsi la conception, la réalisation et la mise en place d'un banc de caractérisation électrique en température, de véhicules de test et la procédure de tests utilisée. Un second objectif essentiel de ces travaux se situe au niveau du prototypage virtuel. La modélisation et l'analyse des systèmes sont aujourd'hui incontournables afin d'éviter au maximum les défaillances qui peuvent mettre en danger des fonctions élaborées comme celles liées à la sécurité. Dans ces travaux de thèse nous modélisons le dispositif choisi afin de déterminer par simulation son comportement électrique sous l'influence de conditions de fonctionnement environnementales thermiques sévères. À l'aide d'une analogie électrique l'Équation de Diffusion Ambipolaire est résolu analytiquement pour fournir un modèle (1D) précis et complet de composants de puissance. Une confrontation simulation/ données constructeurs/ mesures expérimentales ouvre une discussion sur l'identification de l'Injection Enhanced effect : un phénomène physique permettant d'améliorer considérablement les performances statiques des composants IGBT, et présent dans certains IGBT selon une configuration structurelle particulière.

À l'heure où les préoccupations climatiques sont plus que jamais d'actualité, les problématiques du contrôle, de la gestion et de l'économie de l'énergie prennent une importance considérable dans notre société. Dans le secteur avionique, cela peut se traduire par une nécessité de réduction du poids des aéronefs afin d'économiser le kérosène consommé durant le vol, résultant au final à une réduction drastique d'émission de CO2. En adéquation avec les problématiques d'économie d'énergie l'avion plus électrique crée depuis quelques années un nouvel engouement dans le monde aéronautique pour l'actionnement tout électrique. La refonte des systèmes actuels (hydrauliques, mécaniques, pneumatiques) vers des systèmes plus électriques permet de plus de diminuer les coûts de maintenance des équipements et d'augmenter la fiabilité globale des systèmes, en s'affranchissant par exemple des problèmes fluidiques liés à l'hydraulique. Plusieurs projets ont été fédérés autour de ce nouvel élan dont le projet ModErNe dans le cadre duquel les travaux présentés tout au long de ce mémoire de thèse ont été réalisés. La mise en place dans un aéronef de nouveaux dispositifs électroniques de puissance nécessite une parfaite connaissance du comportement des composants notamment sous environnement thermique extrême. Cela permet de dimensionner des systèmes haute puissance et haute température optimisés et sécurisés. La technologie SiC n'étant pas suffisamment mature au lancement du projet ModErNe, celui-ci a eu pour postulat l'utilisation de composants IGBT silicium. L'un des objectifs principaux de ces travaux est alors l'étude par la caractérisation du comportement des IGBT dans une gamme de température allant au-delà de celle établie par les fondeurs (-55°C à +175°C). Ces travaux décrivent ainsi la conception, la réalisation et la mise en place d'un banc de caractérisation électrique en température, de véhicules de test et la procédure de tests utilisée. Un second objectif essentiel de ces travaux se situe au niveau du prototypage virtuel. La modélisation et l'analyse des systèmes sont aujourd'hui incontournables afin d'éviter au maximum les défaillances qui peuvent mettre en danger des fonctions élaborées comme celles liées à la sécurité. Dans ces travaux de thèse nous modélisons le dispositif choisi afin de déterminer par simulation son comportement électrique sous l'influence de conditions de fonctionnement environnementales thermiques sévères. À l'aide d'une analogie électrique l'Équation de Diffusion Ambipolaire est résolu analytiquement pour fournir un modèle (1D) précis et complet de composants de puissance. Une confrontation simulation/ données constructeurs/ mesures expérimentales ouvre une discussion sur l'identification de l'Injection Enhanced effect : un phénomène physique permettant d'améliorer considérablement les performances statiques des composants IGBT, et présent dans certains IGBT selon une configuration structurelle particulière
At a time where climatic concerns are more than ever relevant, energy control, management and saving are nowadays becoming key points. This can be translate in avionics by weight reduction of the aircraft in order to save jet fuel consumption during flight leading to drastic decrease in CO² discharge. In accordance with saving energy concern the More Electrical Aircraft emphasizes the need for an all electrical actuation of the systems. Besides more electrical systems allow a reduction of maintenance costs as well as an increase of systems global reliability. Several projects has been created according this new vision and one of them is called the ModErNe project. This work has been realized as part of this project. Indeed, the use of power electronics equipment on an aircraft demands to perfectly know power components behavior in particular under harsh thermal environment. One of the main objectives is to experimentally analyze power components electrical characteristics in a range of temperature beyond manufacturer's one (-55°C to +175°C). This work describes the design and the experimental set up of a high and low temperature electrical test bench as well as tests vehicles. The other essential objective concerns virtual prototyping by modeling power components in order to simulate electrical characteristics under operating conditions. By the help of an electrical analogy the Ambipolar Diffusion Equation is analytically resolved allowing the creation of a 1D precise power component model. Then a comparison between simulation results, manufacturers data, and experimental results opens a discussion on the existence of a physics phenomena allowing the drastic reduction of the saturation voltage of certain IGBT: the Injection Enhanced Effect