Contribution à la modélisation microonde des transistors à effet de champ sur Arséniure de Gallium soumis à un flux lumineux : application aux dispositifs commandés optiquement

Contribution to the microwave modelling of illuminated Gallium Arsenides field effect transistor : application to optically controlled devices

• Auteur / Autrice : Jean-Luc Gautier
• Direction : Jean-Paul Watteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplificateurs

Oscillateurs

Arséniure de gallium

Mots clés libres

Transistor MESFET

Modèle microonde

Résumé

L'utilisation d'une méthode d'optimisation pour déterminer les éléments du modèle électrique linéaire équivalent du transistor à effet de champ sur arséniure de gallium (MESFET) est présentée dans ce mémoire. La sensibilité et la précision de cette méthode sont analysées, une méthode de préoptimisation est alors proposée permettant d'améliorer la précision des résultats. Un banc de caractérisation électrique statique et dynamique piloté par calculateur a été mis au point. Les points importants de cette étude sont la réalisation d'un traceur de caractéristiques statiques performant et l'étude des méthodes d'élimination de l'environnement de mesure microonde du composant. Les variations des éléments du modèle électrique équivalent en fonction de la puissance lumineuse sont présentées, elles montrent que seul un petit nombre d'entre eux subissent une variation significative. La possibilité de commande de la fréquence d'un oscillateur par un flux lumineux est montrée théoriquement et vérifiée expérimentalement. L'étude et la réalisation de deux amplificateurs à bande étroite permettent de mettre en évidence la commande du gain par la lumière avec une dynamique pouvant atteindre 20 dB. Une méthode graphique permettant la détermination de l'impédance de contre-réaction d'un amplificateur à gain plat sur une large bande de fréquence est présentée. Cette méthode a été utilisée pour étudier un amplificateur à gain plat adapté à l'entrée et à la sortie entre 4 et 8 GHz. Un certain nombre d'applications potentielles sont également présentées ainsi qu'une structure de transistor à grille inversée permettant d'augmenter l'influence des effets photoélectriques.

The use of an optimization method for the determination of equivalent linear electrical model elements of gallium arsenide field effect transistor (MESFET) is presented. Sensibility and accuracy of this method are analysed, a preoptimization method is proposed for the amelioration of the results accuracy. A computer driven static and dynamic electrical measurement set has been developped. The main features are the realization of an efficient static characteristic plotter and an investigation of the microwave de-embedding of the component. The equivalent electrical model element variations with regard to the incident power light are presented, only a few of them have a significant variation. The optical frequency control of oscillator is theoretically shown and experimentally verified. The design and the realization of two narrow-band amplifiers emphasizes the light control gain. A graphical method for the feed-back impedance determination of flat gain amplifier over a wide frequency range is presented. This method is used to design an input-output matched flat gain amplifier between 4 and 8 GHz. Other potential applications are also presented and in addition an inversed grid transistor which permits to increase photoelectric effects.