PhD - Isolation à base de liquide pour les modules de puissance haute tension

Le recrutement se fait dans le cadre d'un projet européen impliquant plusieurs entreprises et universités à travers l'Europe, et visant à développer de nouvelles solutions électroniques de puissance pour le secteur de l'énergie.

Dans les modules de puissance classiques en 2D, l'isolation électrique repose typiquement sur une
encapsulation en gel silicone pour la face supérieure et sur une couche solide (céramique) pour la face
inférieure. Par conséquent, la gestion de la tension sur la face supérieure est déterminée par les
distances entre les pistes en cuivre ou par les distances entre les différents conducteurs utilisés pour les
connexions électriques. Pour la face inférieure, la tension d'isolation est dictée par l'épaisseur de la
couche solide.

Dans ce projet, nous souhaitons étudier l'utilisation d'un fluide diélectrique pour refroidir le module
par la face inférieure, mais aussi pour encapsuler les interrupteurs à semi-conducteurs (face
supérieure), afin de surmonter les limitations des gels silicone.

Les objectifs de l'étude sont les suivants :

• Trouver un liquide écologique capable d'assurer à la fois un refroidissement efficace et une
isolation électrique

• Vérifier la compatibilité chimique entre le liquide choisi et les matériaux du module de
puissance.
• Réaliser une caractérisation électrique de l'isolation liquide : mesure de décharge partielle
et mesure de claquage sous onde sinusoïdale AC et sous tension carrée unipolaire à haut dv/dt.
Des sous-parties dédiées du module de puissance illustrant certaines contraintes seront
conçues et réalisées à cet effet.
• Définir des règles de conception électrique avec isolation liquide pour les deux faces du
module de puissance.
• Participer à la conception et à la fabrication d'un module de puissance complet, qui inclura
plusieurs dispositifs semi-conducteurs de puissance, ainsi que de l'électronique auxiliaire
(éléments de détection, drivers de grille, circuits d'équilibrage…).
• Tester les modules de puissance dans des conditions réalistes pour démontrer la pertinence
de la conception.

Le doctorant ou la doctorante sera principalement hébergé(e) par le Laboratoire Ampère (Lyon, France), avec des séjours à l'Université de Kempten (Allemagne), et des déplacements pour des réunions avec les partenaires du projet (Norvège, Royaume-Uni, Suisse, Allemagne, Espagne, Chypre), ainsi que pour des conférences.

La candidate ou le candidat doit avoir un master en génie électrique, avec une expérience ou un
intérêt pour des sujets connexes tels que les matériaux pour le génie électrique ou la gestion
thermique. Elle ou il doit avoir le désir d'entreprendre des travaux pratiques. Un bon niveau d'anglais
est requis