Optimisation et modelisation de transistors bipolaires a heterojonction gainp/gaas. Application aux amplificateurs monolithiques de puissance, bande x

par Didier Floriot

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de A. KREISLER.

Soutenue en 1995

à Paris 6 .

mots clés

Résumé

L'objet du travail presente dans ce memoire concerne l'amplification de puissance hyperfrequence a haut rendement, en bande x, a base de transistor bipolaire a heterojonction (hbt) gainp/gaas. Ce memoire est divise en deux parties: la premiere debute par l'etude du transistor ou doigt elementaire permettant un fonctionnement optimal en bande x et aboutit a l'optimisation du transistor multi-doigts de puissance. La seconde presente differents amplificateurs monolithiques de puissance (mmic) ou une nouvelle topologie de combinaison est mise en uvre. L'interet de l'interface gainp/gaas pour l'application transistor de puissance est dans un premier temps traite. Le choix d'une epitaxie est discute a partir des principaux parametres statiques et dynamiques (effet kirk), puis une topologie de doigt d'emetteur est proposee. Il est notamment montre l'aspect 3d du couplage electro-thermique. La topologie du tbh multi-doigts est optimisee d'un point de vue thermique et electrique. Des effets distribues sont mis en evidence dans la structure, entrainant un fonctionnement non-homogene des doigts ainsi qu'un couplage electro-thermique de doigt a doigt. Des puissances de 0. 4 a 1w sont obtenues avec des rpa de 40 a 55%. Des amplificateurs tbh de puissance mmic sont exposes et conduisent a differents resultats. Une nouvelle topologie d'integration est exposee. Celle-ci permet de reduire la surface de gaas occupee et ameliore considerablement le bilan thermique de la structure. Des puissances de 1,2. 5 et 5. 3w sont obtenus en bande x (10ghz) et ku avec des rpa associes de 30 a 35%. Ces resultats se classent parmi les meilleurs obtenus a l'aide de la technologie de transistors de puissance, et demontre l'interet de l'heterojonction gainp/gaas

Titre traduit

Optimization and modelisation of heterojunction bipolar transistors gainp/gaas. Application to x band monolithic microwave power amplifiers

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