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Les semi-conducteurs en carbure de silicium augmentent l’autonomie

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De nos jours, aucune voiture moderne ne se passe de semi-conducteurs.

Chaque véhicule quittant la ligne de production contient en effet plus de 50 semi-conducteurs.

En 2018, la valeur des puces dans une voiture s'élevait en moyenne à 337 euros (source : ZVEI).

Alors que ce montant augmente d'un à deux pour cent par an pour les applications autres que l'infodivertissement, la mise en réseau, l'automatisation et l'électrification, un véhicule électrique compte environ 410 euros de puces semi-conductrices.

Les micropuces en carbure de silicium (SiC) marquent un saut technologique dans l'électromobilité.

Les semi-conducteurs en carbure de silicium rendent les voitures électriques plus performantes.

Le surcroît de puissance de l'électronique de puissance se traduit par une hausse de l'autonomie de six pour cent.

Comparés aux puces en silicium utilisées jusqu'à présent, les semi-conducteurs SiC offrent une meilleure conductivité électrique.

Les micropuces en carbure de silicium permettent des fréquences de commutation plus importantes et veillent à réduire les pertes d'énergie sous forme de chaleur.

Les semi-conducteurs en carbure de silicium fixent de nouveaux standards en matière de vitesse de commutation, de réduction des pertes de chaleur et de dimensions.

Pour commencer, on introduit des atomes de carbone supplémentaires dans la structure cristalline du silicium de haute pureté utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs. Grâce au composé chimique ainsi formé, les puces semi-conductrices sont un concentré de puissance présentant de nombreux avantages lorsqu'elles sont utilisées dans des véhicules électriques. Dans l'électronique de puissance, elles permettent d'éviter une perte de 50 pour cent de l'énergie sous forme de chaleur.

L'augmentation de l'efficacité de l'électronique de puissance permet également d'accroître l'énergie disponible pour le moteur et donc l'autonomie.

Avec une seule charge de la batterie, il est possible de parcourir six pour cent de distance supplémentaire.

Les semi-conducteurs en carbure de silicium laissent présager, pour l'avenir, d'autres économies potentielles : ces puces offrant des pertes de chaleur nettement inférieures et fonctionnant à des températures nettement plus élevées, elles permettront de réduire le refroidissement nécessaire des composants du moteur. Cette amélioration aura un impact positif sur le poids des véhicules électriques.

Les puces semi-conductrices sont obtenues à partir de plaquettes circulaires en silicium ou en carbure de silicium, appelées « wafers ».

Le processus de fabrication correspondant est laborieux et peut demander jusqu'à 14 semaines.

Les wafers passent par plusieurs processus chimiques et physiques afin d'être dotés de structures très fines qui formeront plus tard des puces de quelques millimètres d'épaisseur.

Eric Houguet, 16/10/2019
   
 

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