Caractérisation du transistor bipolaire à hétérojonction GaAlAs/GaAs en vue de son utilisation en amplification hyperfréquence de puissance

par Laurent Andrieux

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Alain Cazarré.

Soutenue en 1995

à Toulouse 3 .

mots clés

• Sciences appliquees
• Electronique
• Etude theorique
• Verification experimentale
• Simulation numerique
• Modelisation
• Amplificateur hyperfrequence
• Transistor hyperfrequence
• Transistor bipolaire
• Transistor heterojonction
• Transistor puissance
• Compose iii-v
• Gallium arseniure
• Nc
• Fx
• Na
• Compose binaire
• Aluminium arseniure
• Nc
• Fr
• Fx
• Na
• Compose ternaire
• Caracteristique electrique
• Puissance sortie
• Rendement
• Gaas
• As ga
• Gaalas
• Al as ga
• Logiciel mds
• Adaptation puissance
• Theoretical study
• Experimental test
• Numerical simulation
• Modeling
• Microwave amplifier
• Microwave transistor
• Bipolar transistor
• Heterojunction transistor
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• Iii-v compound
• Gallium arsenides
• Nc
• Fx
• Na
• Binary compound
• Aluminium arsenides
• Nc
• Fr
• Fx
• Na
• Ternary compound
• Electrical characteristic
• Output power
• Yield
• Amplificateurs de puissance
• Dispositifs à micro-ondes
• Micro-ondes
• Transistors bipolaires
• Semiconducteurs à l'arséniure de gallium
• Amplificateurs à transistors

Résumé

Le transistor bipolaire a heterojonction gaalas/gaas presente des potentialites interessantes dans le domaine de l'amplification hyperfrequence de puissance. Ce memoire constitue une contribution a sa caracterisation et sa modelisation fort signal pour ce type d'application. Dans une premiere partie, nous presentons un modele electrothermique physique non lineaire, implante dans les logiciels esacap et hp/mds. La temperature du composant est modelise au moyen d'une cellule thermique connexe au modele. Dans un deuxieme temps, la caracterisation i(v) nous a permis d'extraire les valeurs des elements lineaires et non lineaires definissant le modele. Nous avons egalement estime la resistance thermique a une constante. Les performances frequentielles petit signal font etat d'une frequence de transition de 20 ghz et maximale d'oscillation de 15 ghz. Les confrontations theorie-experience nous ont permis, pour ces regimes de fonctionnement, de valider le modele etabli, et d'evaluer l'influence de l'auto-echauffement du transistor sur ses performances statiques et dynamiques. La derniere partie a consiste a caracteriser nos composants dans un amplificateur discret: gain en puissance, puissance de sortie et rendement en puissance ajoutee, ont ete etudies. Nous montrons que l'adaptation definie en regime lineaire s'avere insuffisante pour atteindre de fortes puissances de sortie et presentons une methode permettant d'optimiser les impedances a presenter. A 2 ghz, et pour une polarisation en classe ab, un gain de puissance de 12 db, associe a une puissance de sortie maximale de 630 mw et un rendement de 60% ont ete obtenus. Pour tous les cas etudies, les simulations valident notre modele en regime de forts signaux. Enfin, des conclusions sont faites quant aux possibilites pratiques d'optimisation de nos structures pour l'obtention de performances encore superieures

Titre traduit

Gaalas/gaas heterojunction bipolar transistor for microwave power amplification application

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