Caractérisation et modélisation électrothermique non linéaire de transistors à effet de champ GaN pour l'amplification de puissance micro-onde

par Christophe Charbonniaud

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Communications optiques et micro-ondes

Sous la direction de Jean-Pierre Teyssier et de Raymond Quéré.

Soutenue en 2005

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


  • Résumé

    L’objectif de cette étude est d’évaluer les potentialités des transistors HEMTs AlGaN/GaN pour l’amplification de puissance aux fréquences micro-ondes, à l’aide d’un banc de mesures I(V) et paramètres [S] en régime impulsionnel, et de proposer un modèle précis de ce type de transistors facilement implémentable dans les logiciels de C. A. O. Des circuits. Après un passage en revue des différentes technologies disponibles sur le marché pour l’amplification de puissance, les transistors HEMTs grand gap à base de Nitrures de Gallium apparaissent comme des candidats naturels pour ces applications (Figures de mérites de Johnson, …). Cependant, ces transistors plus que prometteurs ne sont pas exempts de défauts. En effet, plusieurs phénomènes limitatifs inhérents à la technologie GaN, à savoir l’auto-échauffement et les effets des pièges, doivent être pris en compte lors de la conception des circuits micro-ondes. Une étude de ces différents effets limitatifs en terme de puissance est effectuée. Enfin, un modèle non-linéaire électrothermique d’un transistor HEMT 8x125 µm est présenté, et validé à l’aide de deux banc de mesures fonctionnelles (banc Load-Pull et banc LSNA).

  • Titre traduit

    Charactérization and non-linear electrothermal modelling of GaN field effect transistors for microwave power amplification


  • Résumé

    The aim of this study is to assess the potentialities of HEMTs AlGaN/GaN transistors for power amplification at microwave frequencies, thanks to a bench in pulsed I(V) and [S] parameters measurement, and to propose a precise model of this type of transistor easily implemented in circuit C. A. D software. After considering the different technologies available on the market for power amplification, wide gap HEMTs transistors based on Gallium Nitrides appear as natural candidates for these applications (Johnson’s Figures of Merit,…). However these more than promising transistors are not infallible. Indeed, several restrictive phenomena inherent to GaN technology, that is to say selfheating and trapping effects, must be taken into account in the process of designing microwave circuits. A study of these various restrictive phenomena in terms of power is carried out. Lastly, a non-linear electrothermal model of a HEMT 8x125 µm transistor is presented, and validated thanks to two functional measurement benches (Load-Pull Bench and LSNA Bench).

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Informations

  • Détails : 1 vol. (191 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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