Modélisation multi-ports des transistors hyperfréquences

par Wafa Khelifi

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

Sous la direction de Bernard Jarry, Julien Lintignat et de Raymond Quéré.

Soutenue le 17-12-2018

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .

Le président du jury était Alain Peden.

Le jury était composé de Dominique Langrez, Luc Lapierre, Tibault Reveyrand.

Les rapporteurs étaient Alain Peden, Eric Kerhervé.

mots clés

• Transistor
• Épluchage
• Modélisation
• Transistors à effet de champ à dopage modulé
• Modélisation électromagnétique

Résumé

Ce document traite de la caractérisation et la modélisation des transistors multi-ports. Une caractérisation des transistors pHEMT à base de l'AsGa est réalisée. Une importance particulière est donné aux méthodes de caractérisation RF sous pointes. En effet, une étude sur les méthodes d’épluchage est réalisée. Ensuite, après avoir relevé un défaut dans la méthode choisie (à savoir la méthode Pad-Open-Short), une solution est proposée concernant les standards non idéaux. Finalement, des modèles non linéaires 3 et 4 ports sont développés, ils ont pour objectifs de réduire le temps, des phases de conception et de fiabiliser le prototypage des fonctions micro-ondes utilisant ces composants. Les travaux présentés ici sont dédiés à l’amélioration de la modélisation électrique des transistors axée, comme leur application, sur la bande Ku.

mots clés

• Transistor
• De-embedding
• Modeling

Titre traduit

Multiport modeling of microwave transitor

Résumé

This paper presents an approach for the de-embedding and modeling of multi-port transistors. First, the proposed de-embedding method is an extension of a three step method (Pad-Open-Short) for accurate on wafer (MMIC) S-parameters measurements. The novelty of this approach lies in the fact that the proposed de-embedding method for multi-port devices takes into account the imperfections of the standards. Then, we present two approach for the modeling of 3 and 4 ports GaAs HEMT transistors. The non-linear model was developed from I-V and S-parameters measurements. The methodology for 3-port device modeling allows us to determine accurate non-linear model in high frequencies. The second approach is dedicated for the distributed modeling of a 4-port transistor. The original electrical models of multi-port transistors developed in this thesis aims to reduce the time and the design phases, and to make reliable the prototyping of microwave functions using these components. The work presented here is therefore dedicated to improving the electrical modeling of transistors focused as their application on the Ku band.