Protection des semi-conducteurs contre les surcharges de faible amplitude
Un fusible ne protège que contre les surintensités importantes de type court-circuit, qu'il est en mesure d'éliminer rapidement, protégeant ainsi le composant placé en série. Par contre les surcharges modestes mais longues peuvent conduire à des températures de jonction supérieures à la valeur admissible. Il s'agit ici de déterminer la durée maximale d'application d'une surcharge, modélisée par un échelon de puissance, permettant ainsi de définir une protection de type thermique. On reprend l'exemple du thyristor SKT100, on suppose que sa température de jonction à l'équilibre est de 110°C, et que les surcharges longues sont cependant assez "courtes" pour qu'on puisse considérer la température de boîtier constante (grande inertie thermique du radiateur, cf. : Ordres de Grandeur)
CARACTÉRISTIQUES DU COMPOSANT
| - | VRRM | ITAV | ITSM | I2t | Rthjc cont |
| SKT100 | 1200V | 100A (Tcase=85°C) | 1750A | 15.000 A2s(10ms Tvj=130°C) | 0,25°C/W |
L'interface jonction-boîtier est caractérisé par un ensemble de 5 résistances thermiques associées à 5 constantes de temps :
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | t1 | t2 | t3 | t4 | t5 |
| 0,1207 | 0.02689 | 0,06013 | 0,02141 | 0,02224 | 0,79969 | 0,54987 | 0,081196 | 0,0095 | 0,0007 |
Caractéristiques détaillées : http://www.semikron.com
DÉTERMINATION DE LA CARACTÉRISTIQUE THERMIQUE LIMITE
L'exercice consiste alors à définir la caractéristique Dt = f(DP) telle que :
(explications sur la formule voir : Ordres de grandeur)les résultats sont présentés dans le graphique ci-dessous, avec, en abscisses la surcharge DP/P , et en ordonnées, le temps nécessaire pour que la jonction atteigne 130°C. (il ne s'agit que de surcharges non répétitives, pour le cas de surcharges successives voir : Methode Pratique...)
Le composant accepte une surcharge permanente de 46%, qui représente en fait la "marge" face aux évolutions de la température ambiante et des surcharges temporaires mais cumulées. Le fusible URGK100 associé mettrait plus de 20s à agir sur une surcharge de 100%, alors qu'il y a quand même urgence (0,16s)
