Zone de conduction

La zone de conduction désigne la région de fonctionnement d’un composant électronique — transistor bipolaire (BJT), MOSFET, IGBT, thyristor — dans laquelle il se comporte comme un interrupteur fermé (état passant), laissant circuler un courant de puissance avec une chute de tension minimale. C’est dans cette zone que les convertisseurs d’énergie (onduleurs, hacheurs, gradateurs) dissipent le moins de pertes par conduction.

Zones de fonctionnement et conditions de conduction

Le nom de cette zone change selon le composant. Pour un transistor bipolaire (BJT) ou un IGBT, on parle de saturation : la tension résiduelle entre collecteur et émetteur (V_{ce_sat}) est faible et figure dans la fiche technique. Pour un MOSFET, c’est la zone ohmique : le composant se comporte comme une petite résistance R_{ds_on}. Un thyristor ou un TRIAC entre en conduction sur une impulsion de gâchette et y reste tant que le courant qui le traverse ne retombe pas sous son courant de maintien. Les valeurs chiffrées (tension de seuil, chute de tension, courant de maintien) se lisent dans la fiche technique de chaque référence.

Zone de conduction dans les onduleurs et installations basse tension

Les onduleurs de fréquence équipant les moteurs industriels, les pompes de chauffage ou les climatisations réversibles utilisent des paires d’IGBT ou de MOSFET qui commutent en PWM (Pulse Width Modulation) : chaque composant alterne rapidement entre la zone de blocage et sa zone de conduction. C’est pendant la zone de conduction que l’énergie est transférée de la liaison DC vers le moteur — la chute de tension V_{ce_sat} de l’IGBT constitue la perte principale à haute puissance.

Pour les applications résidentielles et tertiaires (onduleurs photovoltaïques, onduleurs de secours), le choix MOSFET vs IGBT dépend surtout du niveau de tension : aux tensions basses, le MOSFET (R_{ds_on} très bas) offre une zone de conduction moins dissipative ; aux tensions élevées, l’IGBT prend le relais. Le choix revient au constructeur de l’appareil. Côté installation, ces équipements se raccordent au tableau électrique avec la protection prévue par leur notice et par la norme NF C 15-100.

Questions fréquentes sur la zone de conduction

Comment vérifier qu’un IGBT est bien en zone de conduction sur un banc de test ?
C’est une mesure sous tension, réservée à un électronicien équipé et formé : il relève V_ce entre collecteur et émetteur et la compare à la valeur V_{ce_sat} de la fiche technique. Une V_ce proche de la tension du bus continu signale un composant bloqué ou mal commandé.

Peut-on utiliser un MOSFET à la place d’un IGBT en zone de conduction pour les tensions élevées ?
La résistance R_{ds_on} d’un MOSFET de puissance augmente fortement avec sa tenue en tension : à courant équivalent, il dissipe alors davantage en conduction qu’un IGBT. Les MOSFET à superjonction améliorent ce point ; la comparaison se fait sur les fiches techniques des composants envisagés.

Quelle est la différence entre la zone de conduction et la zone de saturation pour un MOSFET ?
Pour un MOSFET, la zone de conduction (ou zone ohmique/linéaire) correspond au régime où V_ds < V_gs – V_th : le canal est pleinement formé et R_{ds_on} est minimal. La zone de saturation correspond à V_ds > V_gs – V_th : le courant est alors contrôlé par V_gs et ne dépend plus de V_ds — c’est le régime amplificateur, à éviter en commutation de puissance.