Le groupe CS du Laplace reçoit deux Prix d’Excellence de Thèse 2025 par l’ED GEETS en catégorie Conversion Statique – Génie Electrique !

A l’occasion de son congrès annuel qui s’est tenu le 28 mai 2026 sur le campus de l’INSA Toulouse, l’Ecole Doctorale GEETS a doublement distingué les travaux de recherche de l’équipe CS du Laplace par l’attribution de deux Prix d’Excellence de Thèses soutenues en 2025.

Le premier Prix est relatif à la thèse de Damien Michez dont le titre est « Fabrication et caractérisation de transistors à effet de champ en diamant en vue de l’augmentation du calibre en courant et de la tenue en tension ». Il s’agit d’une thèse Cifre, en collaboration avec la startup DIAMFAB et l’institut Néel à Grenoble, ayant aussi un lien avec les projets ANR LSDMOS et européen Cleansky 2 DCADE. Actuellement, il n’y a pas beaucoup de transistors en diamant en France ni dans le monde, et fabriquer un seul transistor en diamant reste déjà un défi. Reproduire ces résultats, les améliorer, et introduire de nouveaux concepts sont particulièrement difficiles, à cause d’un certain manque de maturité du matériau, ses inhomogénéités, ses caractéristiques si particulières et la taille réduite des échantillons qui empêchent un travail classique à l’échelle du wafer. C’étaient néanmoins les objectifs de la thèse de Damien, et ces objectifs ont été atteints sur deux architectures de composants JFET et MOSFET. Un JFET interdigité en diamant a été réalisé et a démontré un courant de 50 mA (V_DS = -15 V, V_GS = 0 V et T = 450 K), ce qui constitue un record si l’on considère l’ensemble des transistors en diamant utilisant une conduction volumique. Cette valeur devrait être repoussée rapidement à plus de 300 mA grâce aux conclusions d’une étude approfondie de la résistance d’accès du composant. Sur les MOSFET, bien que l’électrode de champ n’ait, pour le moment, pas démontré d’effet quantifiable, l’optimisation des procédés de fabrication a permis la réalisation d’un transistor présentant une tension de claquage de 1 kV, ce qui constitue l’une des plus hautes valeurs reportées dans l’état de l’art mondial.

Le second Prix est relatif à la thèse Cifre de Mathis Picot-Digoix en collaboration avec Safran Tech sur les activités en Fiabilité et Robustesse de composants semiconducteurs à grand gap de type MOSFET SiC 1.2kV à grille planar, en particulier sur régime extrême de court-circuit pour le secteur aéronautique embarqué. Dans cette thèse, de nouvelles structures de gate-drivers ont été imaginées, développées, intégrées et valorisées permettant une détection rapide (<300ns) et robuste (plage de tension de bus 100V – 600V) sur défauts internes et externes à un bras d’onduleur. Une configuration particulièrement innovante de ces structures a été trouvée, permettant pour la première fois un suivi précis (0.3%) et en temps réel PWM 50kHz de l’état de santé de l’interface Si0₂-SiC de la grille du composant, région sensible et critique pour la durée de vie du composant.   Des mesures intégrées aux gate-drivers ont permis d’extraire les dérives intrinsèques de la tension de seuil de commande (V_GS-TH) des composants MOSFET SiC et in fine d’offrir, le cas échéant, une séquence de dépiégeage de charges par un motif de commande spécifique mais non intrusif car opéré à l’état bloqué uniquement. Après 3 brevets d’invention déposés en copropriété avec Safran-Toulouse INP-CNRS-UT, 5 distinctions sur travaux et articles (voir HAL), une validation sur module de puissance 150A certifié aéronautique IngiNeUS50™ (propulsion électrique), cette activité se poursuit côté Safran Tech par une montée en TRL et côté Laplace par l’exploration de structures de gate-drivers alternatives, combinant des degrés de libertés supplémentaires pour étendre davantage la discrétion CEM, la robustesse extrême et la durée de vie « sur usage temps long » des semi-conducteurs MOSFET SiC et GaN HEMT de puissance sur calibres 650V et 1.2kV.

Contacts chercheurs : Frédéric Richardeau et Nicolas Rouger

frederic.richardeau@laplace.univ-tlse.fr

nicolas.rouger@laplace.univ-tlse.fr

Référent Technique : Jean-Marc Blaquière

jean-marc.blaquiere@laplace.univ-tlse.fr

Mémoire de thèse et Production scientifique issue de la thèse de Mathis Picot-Digoix (HAL) :

Lien vers la thèse : https://theses.fr/291103251

Articles et communications : https://hal.science/search/index/?q=mathis+picot-digoix&rows=30&sort=publicationDate_tdate+desc

Mémoire de thèse et Production scientifique issue de la thèse de Damien Michez (HAL) :

Lien vers la thèse : https://theses.hal.science/tel-05225585

Articles et communications : https://hal.science/search/index/?q=damien+Michez