Note ABES Analyse du comportement de commutation des transistors GaN-HEMTs dans les convertisseurs de puissance en tenant compte de la variation de Vth et de la configuration du driver de grille Switching behaviour analysis of GaN-HEMTs in power converters considering Vth shift and gate driver configuration GaN transistor de puissance Mesure de tension de seuil Modélisation des transistors semi-Conducteurs Comportement de commutation Paramètres parasites du circuit Tension de seuil Pilote de grille Capacité de sortie GaN power transistors Threshold voltage measurement Semiconductor transistors modelling Switching behaviour Circuit parasitic parameters Transistors à effet de champ à dopage modulé Nitrure de gallium Commutation (électricité) Convertisseurs électriques Circuits électroniques -- Bruit Semiconducteurs de puissance Modèles mathématiques Cette thèse s'intéresse à l'influence de la variation de la tension de seuil (Vth) et de la capacité de sortie du driver de grille sur le comportement en commutation des transistors à haute mobilité d'électrons en nitrure de gallium (GaN-HEMTs). Comprendre ces facteurs est crucial pour une modélisation précise des dispositifs et pour une bonne estimation des performances en commutation avant d'employer les GaN-HEMTs dans les convertisseurs de puissance. La première partie de la thèse présente l'origine et les méthodes de caractérisation du phénomène de variation de Vth dans les GaN-HEMTs. Dans le deuxième chapitre, une méthode de mesure in-situ de Vth est proposée pour caractériser le phénomène de variation de Vth dans des conditions de commutation douce, en modes mono-impulsion et multi-impulsion. Le troisième chapitre étudie l'impact de la variation de Vth sur le comportement en commutation à travers une analyse théorique, démontrée par simulation et par validation expérimentale. Dans la dernière partie, l'influence de la capacité de sortie du driver de grille sur le comportement en commutation des GaN-HEMTs est examinée dans deux configurations de grille courantes : sortie unique et sortie séparée. Des circuits équivalents pour les deux configurations sont présentés pour illustrer leur effet sur les performances de commande rapprochée des transistors. Les résultats montrent qu'aussi bien l'augmentation de Vth que la capacité de sortie du driver de grille à sorties séparées peuvent ralentir la vitesse de commutation à la mise en conduction des GaN-HEMTs. This thesis investigates the influence of threshold voltage (Vth) shift and gate driver's output capacitance on the switching behaviour of gallium nitride high electron mobility transistors (GaN-HEMTs). Understanding these factors is crucial for accurate device modelling and switching performance estimation before employing the GaN-HEMTs in power converters. The first chapter of the thesis introduces the origin and characterisation methods of the Vth shift phenomenon in GaN-HEMTs. In the second chapter, an in-situ Vth measurement method is proposed to characterise the Vth shift phenomenon under soft-switching conditions in both single- and multi-pulse modes. The third chapter studies the impact of Vth shift on the switching behaviour of the transistors through theoretical analysis, demonstrated by simulation and experimental validation. In the final chapter, the influence of the gate driver's output capacitance on the switching behaviour of GaN-HEMTs is investigated in two common gate configurations: single and split outputs. Equivalent circuits for both configurations are presented to illustrate their effect on transistors driving performance. The results clearly show that both the positive Vth shift and the output capacitance in the split output gate driver can slow down the turn-on commutation speed of GaN-HEMTs. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 15809289 https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDENGSYS/2025/2025ULILN005.pdf https://theses.hal.science/tel-05276219 https://theses.hal.science/tel-05276219 https://theses.fr/2025ULILN005/abes https://theses.hal.science/tel-05276219 https://theses.hal.science/tel-05276219 https://theses.hal.science/tel-05276219 https://theses.hal.science/tel-05276219 Lu Xuyang Lu 1994-06-11 CN 290234360 https://theses.fr/2025ULILN005 2025ULILN005 https://doi.org/10.70675/69fa9f5ez5130z4233za21ez397fcdacb225 2025-04-07 Génie électrique Université de Lille (2022-....) 259265152 Coventry University (1992-...) MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 159230489 Doctorat Docteur es non oui Idir Nadir MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 123452635 Igic Petar MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 290234174 Buttay Cyril MADS_PRESIDENT_DU_JURY 087539705 Rouger Nicolas MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 190456760 Buttay Cyril MADS_RAPPORTEUR_1 087539705 Odavic Milijana MADS_RAPPORTEUR_2 290232201 École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 25860221X Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 13338 067103510 Hauts-de-France. Conseil régional MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 203650891 Coventry University (1992-...) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_3 159230489 ddc:620 Coventry University Idir Nadir Igic Petar Buttay Cyril Rouger Nicolas Buttay Cyril Odavic Milijana École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) Laboratoire d'électrotechnique et d'électronique de puissance (L2EP) Hauts-de-France. Conseil régional Coventry University PDF 15809289