Modélisation de transistor de puissance en technologie GaN : conception d’un amplificateur de type Doherty pour les émetteurs à puissance adaptative

par Cyril Lagarde

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique

Sous la direction de Philippe Bouysse et de Jean-Michel Nébus.

Soutenue en 2006

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


  • Résumé

    L’avènement des technologies de transistors de puissance sur matériaux "grand gap" tels que le Nitrure de Gallium (GaN) permet d’envisager un saut technologique majeur pour la génération de puissance à l’état solide. Cette nouvelle technologie présente des possibilités intéressantes pour des amplificateurs de puissance micro-ondes, en termes de température de fonctionnement élevée, de densités de puissance élevées et de tensions de claquage élevées. Dans une première partie, ce travail concerne le développement d'un nouveau modèle non linéaire électrothermique tabulaire comprenant les effets de pièges sur un transistor HEMT AlGaN/GaN. Ce modèle a été alors utilisé, dans la deuxième partie de cette thèse, pour concevoir un amplificateur de puissance basé sur le principe Doherty. Cependant les contraintes de linéarité et de rendement imposées dans les communications spatiales constituent, encore à l’heure actuelle, un obstacle à l’utilisation de ces technologies. Afin de traiter ces contraintes, nous avons proposé et conçu un nouvel amplificateur Doherty ayant une architecture symétrique basée sur trois transistors HEMTs GaN. Les résultats expérimentaux ont montré des possibilités intéressantes de cette nouvelle structure Doherty en termes de rendement et de linéarité.

  • Titre traduit

    GaN power transistors modeling : design of a Doherty power amplifier for adaptive power transmitter


  • Résumé

    New power transistors technologies based on “wide bandgap” materials such as Gallium Nitride (GaN) were developed these last years. This new technology presents interesting capabilities for high power microwave amplifiers in terms of high working temperature, high power densities and high breakdown voltages. This work concerns first the development of a new tabular electrothermal non linear model including trapping effects on an AlGaN/GaN power HEMT. This model has then been used, in the second part of this thesis, to design a power amplifier based on the Doherty principle. In satellite communication systems, a good linearity and a high efficiency are drastic constraints on the power amplifier. In order to deal with these constraints, we have proposed and designed a new Doherty amplifier with a symmetrical architecture based on three GaN HEMT devices. Experimental results have shown the interesting capabilities of this new Doherty structure in terms of efficiency and linearity under output power back-off operation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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