La mission de ce projet était d'étudier l'augmentation de l'efficacité des systèmes de conversion d'énergie en utilisant les avantages de la technologie des semi-conducteurs GaN. Les propriétés supérieures du GaN, telles qu'une haute tension de blockage, une vitesse de saturation élevée et une grande mobilité (notamment grâce à la présence de gaz électronique bidimensionnel (2DEG) dans sa structure), permettent d'augmenter le rendement et la densité de puissance des convertisseurs électroniques de puissance par rapport aux technologies existantes. La première partie de ce projet a été consacrée à l'identification des applications qui offrent un grand potentiel d'économie d'énergie en utilisant la technologie GaN, à savoir : l'éclairage public autonome à LED et les micro-inverseurs pour applications photovoltaïques. En plus, ces applications servent de plate-forme pour comprendre tout le potentiel des technologies au GaN en matière d'efficacité énergétique.
Les aspects techniques du projet couvraient la recherche depuis le niveau du composant jusqu'au niveau du convertisseur, ainsi que le niveau du système. Au niveau des composants, nous proposons une nouvelle méthode d'analyse des caractéristiques intrinsèques des dispositifs de puissance au nitrure de gallium du point de vue du concepteur de circuits afin d'améliorer la conception de l'électronique de puissance intégrée pour les applications à haute efficacité. Sur la base des résultats préliminaires, nous avons constaté que, afin d'utiliser au mieux les dispositifs GaN pour l'intégration et la haute efficacité, une bien meilleure compréhension de leur comportement de commutation est nécessaire. De plus, nous avons identifié les principales caractéristiques des transistors GaN au niveau de l'appareil afin d'obtenir les pertes les plus faibles en fonctionnement haute fréquence. Ceci est extrêmement important car cela affecte directement la densité de puissance et les capacités d'intégration des convertisseurs. Au niveau du système, diverses architectures de convertisseurs ont été évaluées pour obtenir l'énergie maximale des PV. Des optimisations au niveau du convertisseur ont été effectuées sur les circuits de puissance utilisés dans les microconvertisseurs et les drivers pour les lampes à LEDs dans le but d'obtenir des rendements et des densités de puissance élevés. Nous avons identifié ce qui pourrait être optimisé du point de vue de la technologie des dispositifs et ce qui doit être amélioré à partir des composants passifs. Par exemple, les composants magnétiques à hautes fréquences sont extrêmement complexes à concevoir, ce qui conduit à des recherches approfondies dans ce domaine, car ils jouent un rôle clé dans l'intégration des systèmes. Nos résultats montrent clairement que les dispositifs GaN sont capables d'un fonctionnement plus rapide et plus rapide que les technologies existantes, ce qui permet des convertisseurs beaucoup plus efficaces.
