Optimisation du comportement electrothermique des transistors bipolaires a heterojonction hf de puissance

par PATRICE SOUVERAIN

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Thierry Camps.

Soutenue en 1999

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Ce travail est une contribution a l'optimisation du comportement electrothermique des tbhs destines a l'amplification r. F de puissance. Ceux-ci souffrent en effet d'un autoechauffement important lie a la faiblesse de la conductivite thermique du gaas et necessitent une optimisation specifique. Une modelisation electrothermique montre que l'on peut attendre des dispositifs etudies un accroissement de la puissance dynamique de sortie de 50% en reduisant leur resistance thermique, r t h, d'un facteur 3. L'etude 3d de l'ecoulement de la chaleur dans ces dispositifs met en evidence l'influence de la topologie de la source et de la densite de puissance dissipee sur la determination de r t h. Le choix d'une nouvelle topologie d'emetteur (a e = 6 60 m) est ainsi justifie. Cette etude montre de plus que malgre le role essentiel des ponts a air dans l'evacuation de la chaleur (r t h reduite de 37%), la faible conductivite thermique du substrat en asga reste la cause principale des fortes elevations de temperature. Dans ces conditions, le remplacement du substrat gaas par un materiau de meilleure conductivite thermique (si, aln, diamant) apporte une reduction sensible de r t h (78% pour le diamant). Deux types de report des couches actives de tbhs sont donc mis en uvre. Il s'agit d'une part du report par lift off epitaxy (loe) sur substrat silicium, et d'autre part du report par brasure des couches actives inversees sur les substrats aln et diamant. Le joint de brasure est de faible epaisseur (3 m) pour minimiser r t h et est realise par interdiffusion liquide-solide in-au a basse temperature (180\c) afin de reduire les contraintes thermomecaniques. Finalement, le processus de fabrication des tbhs sur ces structures est decrit et precise les etapes technologiques a optimiser. L'apport du substrat aln est confirme a l'aide d'un tbh de 100 100 m 2 caracterise en regime statique. Enfin, la caracterisation electrothermique des tbhs realises valide les resultats de l'analyse thermique.


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Informations

  • Détails : 185 p.
  • Annexes : 62 ref.

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1999TOU30083
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