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Chapitre Il : Estimation de la durée de vie de modules IGBT pour un véhicule hybride
4.2 Mesure de la température de puce par fibres optiques
Même si cette instrumentation utilise également des sondes mises en contact directement
avec le matériau qu'elles auscultent, à l'image des thermocouples, elle possède toutefois un
système de traitement de la mesure plus complexe que l'instrumentation précédente [CA2­
01].
De nombreux avantages peuvent être avancés pour cet instrument, nous ne citerons que les
prinCipaux.
-très grande rigidité diélectrique puisque qu'aucun des matériaux utilisés pour la
mesure n'est un conducteur électrique.
-la mesure se fait en un point précis de la surface chaude, on peut donc mesurer la
température sur chaque puce ou en tout autre point chaud du composant.
- le système est transportable et peut donc être utilisé comme un instrument de mesure
embarqué sur le véhicule.
Néanmoins, l'inconvénient majeur de cette technique vient du fait que cette mesure est
intrusive pour Je composant. En effet, on vient placer un corps étranger dans le composant en
fonctionnement au risque de modifier ses paramètres physiques intrinsèques, voir même de le
détériorer. Un autre point négatif est à ajouter, la difficulté de mise en place de la mesure
puisque la méthodologie d'instrumentation demande une rigueur et un temps non négligeables
de par la fragilité des fibres et la précision du positionnement. Enfin un dernier point
important est à préciser, celui du coût important de cet instrument.
4.2.1 Description de l'instrument
La société américaine Luxtron, spécialiste dans le domaine de la mesure thermique par
fibre optique, commercialise différents modèles de thermomètres destinés à plusieurs
domaines d'applications (médecine, agroalimentaire, électronique). Dans le cas de
l'électronique, et notamment des semiconducteurs, deux modèles se distinguent par leurs
capacités. Ils se présentent sous des aspects différents.
-un module enfichable sur rail proposé sous différentes versions suivant le nombre de
voies de mesure, mais possédant une fréquence d'acquisition assez faible, de l'ordre du
Hertz dans le meilleur des cas. Il est disponible avec 4 voies de mesure.
-un appareil transportable, plus résistant aux milieux hostiles possédant également 4
voies de mesures de température et avec une fréquence d'acquisition de 4 Hz.
Vu les caractéristiques techniques de chaque modèle, le choix s'est porté sur celui possédant 4
voies et avec la fréquence d'acquisition la plus élevée.
Cet instrument est composé de deux parties distinctes, le thermomètre et les sondes de
mesures qui y sont rattachées.
4.2.1.1 Le thermomètre
1\ s'agit d'un appareil compact, facilement transportable et dont le fonctionnement
peut être détaillé de façon simple.
La température est mesurée grâce à une sonde de température activée par un signal lumineux
émis par une lampe à éclat située dans le boîtier du thermomètre. La sonde de température est
l'élément clé du système. Elle est montée à l'extrémité d'un câble en fibre optique. La surface
de contact de cette sonde est recouverte d'une fine couche de phosphore, matériau
thermosensible. Le phosphore, après avoir reçu un flash lumineux ultraviolet, retourne une
lumière fluorescente rouge. La décroissance du signal renvoyé est calculée et comparée avec
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