Plate-forme SCILAB de simulation intégrée circuits/composants

par Zouheir Riah

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Télécommunications

Sous la direction de Raymond Quéré et de Raphaël Sommet.

Soutenue en 2005

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Scilab (logiciel)
• Transistors bipolaires

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement d'une plate-forme de simulation globale développée autour de l'environnement Scilab intégrant un modèle physique de transistor bipolaire à hétérojonction et la simulation circuit. Le premier chapitre présente les différents types de simulation pouvant coexister et nécessaire à la conception d'un circuit MMIC, ainsi que la plate-forme Scilab ainsi et le projet RNTL-GASP. Nous avons développé dans le second chapitre une boite à outils capable de prendre en compte les différents aspects du couplage entre les équations physiques du transistor et l'environnement circuit. Nous pouvons calculer désormais les différents régimes permanents de fonctionnement du transistor, qu'ils soient linéaires ou non dans les domaines temporel et fréquentiel. Cette boite à outils nous a servi de base dans le troisième chapitre à l'analyse et à la compréhension physique du phénomène de bruit dans les composants semi-conducteurs. En fait nous avons utilisé la méthode de perturbation linéaire pour introduire des sources de bruit locales au niveau de la structure interne de composant afin de calculer les densités spectrales de bruit à ses contacts. Enfin le dernier chapitre montre l'intérêt d'une telle démarche dans le cadre d'une aide à la modélisation, concrétisé avec deux exemples qui sont l'effet Kirk et le calcul de la répartition transitoire des charges dans le transistor bipolaire à hétérojonction

Titre traduit

SCILAB platform for circuits/components global simulation

Résumé

This work presents the development of a global simulation platform around Scilab software which integrates a physical model of heterojunction bipolar transistor and the circuit simulation. The first chapter presents the various types of simulation which coexist and which are necessary to design a MMIC circuit, the Scilab platform as well as the RNTL-GASP project. We have developed in the second chapter a toolbox taking into account of all the possible forms of coupling method between physical equations and the circuit environment. We can now calculate the various transistor steady state operations, which can be linear or not in the time and frequency domain. This toolbox is used in the third chapter to analyse and understand physics based noise phenomena in semiconductor devices. In fact, we have used the linear perturbation method to introduce local noise sources inside the device in order to calculate the noise spectral densities at these contacts. Finally, the last chapter shows the interest of this kind of approach to model and simulate physics phenomena. The demonstrators concern two examples which are the Kirk effect and the transient integral charge control