Caractérisation expérimentale et modélisation cyclostationnaire des sources de bruit BF dans les composants semiconducteurs pour la CAO des circuits MMIC non linéaires

par Antonio Augusto Lisboa de Souza

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique

Sous la direction de Juan Obregon et de Michel Prigent.

Soutenue en 2008

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

mots clés

• Bruit basse-fréquence
• Modélisation cyclostationnaire
• Impédance thermique
• Semiconducteurs
• Transistors bipolaires
• Amplificateurs basse fréquence à transistors
• Bruit électronique
• Circuits intégrés pour microondes
• Conception assistée par ordinateur

Résumé

Ce travail concerne le développement de moyens de caractérisation expérimentale du bruit BF des composants semiconducteurs. Pour pouvoir extraire les sources de bruit en courant équivalentes aux accès du transistor lorsque celui-ci est soumis à un fort courant DC, nous proposons une méthode basée sur la caractérisation expérimentale de sa dynamique BF, ainsi que des fluctuations de tensions à ses bornes. Dans un deuxième temps, nous avons étudié le bruit BF des diodes et transistors, lorsque ceux-ci sont soumis à un régime de travail fort signal. L’instrumentation retenue pour cette étude a été préalablement utilisée dans la mesure du bruit 1/f des résistances au carbone, afin de démontrer ses potentialités. Les résultats obtenus sur des composants semiconducteurs ont mis en évidence le caractère cyclostationnaire des sources de bruit BF.

Titre traduit

Experimental characterization and cyclostationary modeling of the low-frequency noise sources of semiconductor devices for the design of nonlinear MMIC circuits

Résumé

This work concerns the development of an experimental technique to characterize the low-frequency noise of semiconductor devices. In order to extract the equivalent short-circuit current noise sources of a transistor operated under high DC current densities, we propose a method based on the experimental determination of the low-frequency dynamics of the device, followed by the measurement of the voltage fluctuations across its terminals. We also studied the behavior of the low-frequency noise of diodes and transistors, when those devices are forced into large-signal operation. The instrumentation retained for this study had been previously used to measure the 1/f noise of carbon resistors, as a mean of exploring the potentialities of the setup. The results obtained from resistors, diodes and transistos give a strong evidence of the clyclostationary properties of the low-frequency noise.