Caractérisation et modélisation de transistors HEMT AlGaN/GaN et InAlN/GaN pour l’amplification de puissance en radio-fréquences

par Guillaume Callet

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes

Sous la direction de Raymond Quéré et de Jean-Pierre Teyssier.

Soutenue en 2011

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

mots clés

• Transistors HEMT (High Electron Mobility Transistor)
• Méthode 3ω
• Bande Ka
• Impédance thermique
• Amplificateurs de puissance
• Transistors
• Nitrure de gallium

Résumé

Ce document traite de la caractérisation de composants HEMT à base de GaN en vue de leur modélisation. Une caractérisation exhaustive des transistors à base d’InalN/GaN et AlGaN/GaN est réalisée. Une importance particulière est donnée aux méthodes de caractérisation thermique, avec l’utilisation de la méthode 3ω pour la mesure de l’impédance thermique. Une étude des facteur d’échelle du modèle linéaire est également abordée. Le modèle non-linéaire présenté est développé afin d’élargir son champ d’application à l’amplification de puissance et à la commutation. Enfin, il est utilisé pour la réalisation du premier amplificateur de puissance utilisant la technologie InAlN en bande Ka.

Titre traduit

Characterization and modeling of AlGaN/GaN and AlInN/GaN HEMTs for power amplification in radio-frequencies

Résumé

This report deals with the characterization of GaN HEMTs devices in order to create their model. An exhaustive characterization has been realized for AlInN/GaN and AlGaN/GAN based HEMTs. A special care has been given to the different thermal characterization methods, with the use of the 3ω method for the measurement of the thermal impedance. A study of scaling rules for small-signal model is presented. The non-linear model presented is developed in order to extend his application domain to the power amplification and power switches. Finally it is used in the design of the first poser amplifier base on AlInN technology in Ka-band.