Modélisation électrothermique des transistors bipolaires à hétérojonction PDF Download
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Author: Thierry Peyretaillade
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Category :
Languages : fr
Pages : 217
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Book Description
CE TRAVAIL, PROPOSE PAR LE C.N.E.S., RENTRE DANS LE CONTEXTE D'UNE ACTION R&D DESTINEE A DEMONTRER LES POTENTIALITES OFFERTES PAR LE TBH. DANS LE BUT DE CONCEVOIR DES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT EN TECHNOLOGIE M.M.I.C., UN MODELE NON LINEAIRE ELECTROTHERMIQUE DU TBH A ETE DEVELOPPE. LA DETERMINATION DE CE MODELE REPOSE SUR UNE CARACTERISATION IMPULSIONNELLE DU TRANSISTOR PERMETTANT D'OBTENIR LES EVOLUTIONS NON LINEAIRES DE SES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DE JONCTION. UN MODELE NON LINEAIRE ELECTROTHERMIQUE DE TBH TENANT COMPTE DES EFFETS NON QUASI STATIQUES DU TRANSISTOR A ETE DETERMINE. APRES UNE VALIDATION DU MODELE SUR DIFFERENTS ECHANTILLONS ET SUR LA CONCEPTION D'UN AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT DE TYPE CLASSE F EN BANDE S, NOUS AVONS ETUDIE LE PHENOMENE D'INSTABILITE THERMIQUE (EFFET CRUNCH) APPARAISSANT DANS LES TRANSISTORS MULTIDOIGTS. FINALEMENT, LA CONCEPTION NON LINEAIRE D'AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT EN BANDE X EST ETUDIEE. CETTE ETUDE A ETE INTEGRALEMENT CONDUITE A PARTIR DE L'UTILISATION CONJOINTE DU MODELE NON LINEAIRE ET DES LOGICIELS DE C.A.O. LA QUALITE DES RESULTATS OBTENUS DES LA PREMIERE FABRICATION, VALIDE LE MODELE DEVELOPPE ET TEMOIGNE DE L'EFFICACITE DE LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION EMPLOYEE.
Author: Thierry Peyretaillade
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Languages : fr
Pages : 217
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CE TRAVAIL, PROPOSE PAR LE C.N.E.S., RENTRE DANS LE CONTEXTE D'UNE ACTION R&D DESTINEE A DEMONTRER LES POTENTIALITES OFFERTES PAR LE TBH. DANS LE BUT DE CONCEVOIR DES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT EN TECHNOLOGIE M.M.I.C., UN MODELE NON LINEAIRE ELECTROTHERMIQUE DU TBH A ETE DEVELOPPE. LA DETERMINATION DE CE MODELE REPOSE SUR UNE CARACTERISATION IMPULSIONNELLE DU TRANSISTOR PERMETTANT D'OBTENIR LES EVOLUTIONS NON LINEAIRES DE SES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DE JONCTION. UN MODELE NON LINEAIRE ELECTROTHERMIQUE DE TBH TENANT COMPTE DES EFFETS NON QUASI STATIQUES DU TRANSISTOR A ETE DETERMINE. APRES UNE VALIDATION DU MODELE SUR DIFFERENTS ECHANTILLONS ET SUR LA CONCEPTION D'UN AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT DE TYPE CLASSE F EN BANDE S, NOUS AVONS ETUDIE LE PHENOMENE D'INSTABILITE THERMIQUE (EFFET CRUNCH) APPARAISSANT DANS LES TRANSISTORS MULTIDOIGTS. FINALEMENT, LA CONCEPTION NON LINEAIRE D'AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT EN BANDE X EST ETUDIEE. CETTE ETUDE A ETE INTEGRALEMENT CONDUITE A PARTIR DE L'UTILISATION CONJOINTE DU MODELE NON LINEAIRE ET DES LOGICIELS DE C.A.O. LA QUALITE DES RESULTATS OBTENUS DES LA PREMIERE FABRICATION, VALIDE LE MODELE DEVELOPPE ET TEMOIGNE DE L'EFFICACITE DE LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION EMPLOYEE.
Author: François Dhondt
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Languages : fr
Pages : 400
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De part leur forte densité de puissance potentielle (10 w/mm contre 1 à 2w/mm pour les HEMT), les transistors bipolaires a hétérojonction (TBH) sont des composants de choix pour les applications monolithiques de forte puissance et à haut rendement. Cependant leur loi d'injection spécifique et la mauvaise conductivité thermique de l'AsGa les prédispose à des phénomènes d'emballement thermiques nuisibles pour leur fiabilité et leur niveau de performances. Les solutions mises en oeuvre pour stabiliser thermiquement les TBH (drain thermique, résistance de ballast) induisent des éléments parasites néfastes au comportement hyperfréquence du transistor. Notre travail a donc consisté dans le développement d'un modèle global de TBH multidoigts permettant une approche autocohérente des phénomènes électriques et thermiques. Pour cela, partant de modèle physiques non-stationnaires 1d et 2d de TBH nous extrayons les modèles électriques intrinsèques de transistor monodoigt paramètres en température pour chaque point de fonctionnement. Les éléments extrinsèques et les liaisons électriques entre les différents doigts sont caractérisés par des simulations électromagnétiques 3d. Enfin, une solution numérique non-linéaire de l'équation de la chaleur (3d régime établi, 2d en régime transitoire) couplée de façon autocoherente aux modèles électriques par une procédure d'équilibrage thermique permet une détermination réaliste des performances hyperfréquences de TBH multidoigts avec prise en compte des effets thermiques doigt a doigt.
Author: François Dhondt
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Languages : fr
Pages : 0
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Author: Marie Anne Pérez
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Category :
Languages : fr
Pages : 183
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CE TRAVAIL CONSTITUE UNE NOUVELLE APPROCHE SUR LA MODELISATION DE TRANSISTORS BIPOLAIRES A HETEROJONCTION ET SON UTILISATION POUR LA CONCEPTION NON LINEAIRE D'AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A HAUT RENDEMENT. UN RECAPITULATIF DE LA TECHNIQUE DE MODELISATION DE TBH DEVELOPPEE A L'IRCOM EST EXPOSE. LA NOUVELLE APPROCHE CONCERNE LA DISTRIBUTION THERMIQUE DU MODELE ET SA VALIDATION EN PETIT SIGNAL. CETTE DISTRIBUTION THERMIQUE NOUS A PERMIS D'ETUDIER LE PHENOMENE DE CRUNCH PRESENT DANS LES TBH MULTIDOIGTS. NOUS AVONS PU SIMULER LES CONSEQUENCES DU CRUNCH EN COMPORTEMENT STATIQUE ET DYNAMIQUE. CE MODELE DE TBH NOUS A AUSSI PERMIS D'ABORDER UNE CONCEPTION D'AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE OPTIMISE EN TEMPERATURE. UN AMPLIFICATEUR EN BANDE X A ETE CONCU ET REALISE. UNE ANALYSE DE STABILITE A ETE UTILISEE POUR PREDIRE LES PROBLEMES D'OSCILLATIONS. LES MESURES EN BOITIER DE CET AMPLIFICATEUR EN PETIT SIGNAL ET EN PUISSANCE NOUS PERMETTENT DE VALIDER LA METHODOLOGIE DE CONCEPTION AINSI QUE LE MODELE ELECTROTHERMIQUE UTILISE.
Author: PATRICE.. SOUVERAIN
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Languages : fr
Pages : 185
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CE TRAVAIL EST UNE CONTRIBUTION A L'OPTIMISATION DU COMPORTEMENT ELECTROTHERMIQUE DES TBHS DESTINES A L'AMPLIFICATION R.F DE PUISSANCE. CEUX-CI SOUFFRENT EN EFFET D'UN AUTOECHAUFFEMENT IMPORTANT LIE A LA FAIBLESSE DE LA CONDUCTIVITE THERMIQUE DU GAAS ET NECESSITENT UNE OPTIMISATION SPECIFIQUE. UNE MODELISATION ELECTROTHERMIQUE MONTRE QUE L'ON PEUT ATTENDRE DES DISPOSITIFS ETUDIES UN ACCROISSEMENT DE LA PUISSANCE DYNAMIQUE DE SORTIE DE 50% EN REDUISANT LEUR RESISTANCE THERMIQUE, R T H, D'UN FACTEUR 3. L'ETUDE 3D DE L'ECOULEMENT DE LA CHALEUR DANS CES DISPOSITIFS MET EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE LA TOPOLOGIE DE LA SOURCE ET DE LA DENSITE DE PUISSANCE DISSIPEE SUR LA DETERMINATION DE R T H. LE CHOIX D'UNE NOUVELLE TOPOLOGIE D'EMETTEUR (A E = 6 60 M) EST AINSI JUSTIFIE. CETTE ETUDE MONTRE DE PLUS QUE MALGRE LE ROLE ESSENTIEL DES PONTS A AIR DANS L'EVACUATION DE LA CHALEUR (R T H REDUITE DE 37%), LA FAIBLE CONDUCTIVITE THERMIQUE DU SUBSTRAT EN ASGA RESTE LA CAUSE PRINCIPALE DES FORTES ELEVATIONS DE TEMPERATURE. DANS CES CONDITIONS, LE REMPLACEMENT DU SUBSTRAT GAAS PAR UN MATERIAU DE MEILLEURE CONDUCTIVITE THERMIQUE (SI, ALN, DIAMANT) APPORTE UNE REDUCTION SENSIBLE DE R T H (78% POUR LE DIAMANT). DEUX TYPES DE REPORT DES COUCHES ACTIVES DE TBHS SONT DONC MIS EN UVRE. IL S'AGIT D'UNE PART DU REPORT PAR LIFT OFF EPITAXY (LOE) SUR SUBSTRAT SILICIUM, ET D'AUTRE PART DU REPORT PAR BRASURE DES COUCHES ACTIVES INVERSEES SUR LES SUBSTRATS ALN ET DIAMANT. LE JOINT DE BRASURE EST DE FAIBLE EPAISSEUR (3 M) POUR MINIMISER R T H ET EST REALISE PAR INTERDIFFUSION LIQUIDE-SOLIDE IN-AU A BASSE TEMPERATURE (180\C) AFIN DE REDUIRE LES CONTRAINTES THERMOMECANIQUES. FINALEMENT, LE PROCESSUS DE FABRICATION DES TBHS SUR CES STRUCTURES EST DECRIT ET PRECISE LES ETAPES TECHNOLOGIQUES A OPTIMISER. L'APPORT DU SUBSTRAT ALN EST CONFIRME A L'AIDE D'UN TBH DE 100 100 M 2 CARACTERISE EN REGIME STATIQUE. ENFIN, LA CARACTERISATION ELECTROTHERMIQUE DES TBHS REALISES VALIDE LES RESULTATS DE L'ANALYSE THERMIQUE.
Author: AHMED.. BIRAFANE
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Languages : fr
Pages : 220
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Book Description
AU COURS DE CE TRAVAIL NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE NON LINEAIRE DU TBH POUR LA CONCEPTION DES CIRCUITS MICRO-ONDES, AINSI QUE DES PROCEDURES DE CARACTERISATION ASSOCIEES A CE MODELE. LE MODELE TIEN COMPTE DES PROPRIETES PHYSIQUES PROPRES AU TBH ET DE L'AUTO ECHAUFFEMENT DU TRANSISTOR. LA PRISE EN COMPTE DE L'AUTO ECHAUFFEMENT DU TRANSISTOR CONSTITUE UNE ORIGINALITE DE CE TRAVAIL. LE TRANSISTOR EST DECRIT PAR UN MODELE ELECTROTHERMIQUE, CONSTITUE D'UN MODELE ELECTRIQUE ET D'UN MODELE THERMIQUE AVEC INTERACTION ENTRE LES DEUX MODELES. LA TEMPERATURE QUI N'EST PLUS CONSTANTE DURANT LA SIMULATION COMME C'EST LE CAS DES MODELES IMPLANTES DANS LES SIMULATEURS STANDARDS, CONSTITUE UNE ELECTRODE DE COMMANDE DU TRANSISTOR AU MEME TITRE QUE LES ELECTRODES DE BASE, DE COLLECTEUR ET D'EMETTEUR. UNE METHODOLOGIE DE CARACTERISATION NON LINEAIRE PERMETTANT DE DETERMINER L'ENSEMBLE DES PARAMETRES STATIQUES DU MODELE ELECTRIQUE A ETE DEVELOPPEE. D'AUTRE PART NOUS AVONS PROPOSE UNE NOUVELLE METHODE D'EXTRACTION QUI PERMET D'OBTENIR DIRECTEMENT L'ENSEMBLE DES PARAMETRES ELECTRIQUES DU CIRCUIT LINEAIRE EQUIVALENT DU TBH SANS AUCUNE OPTIMISATION. DE PLUS ELLE NE NECESSITE AUCUNE INFORMATION GEOMETRIQUE NI TECHNOLOGIQUE CONCERNANT LE TRANSISTOR. CETTE METHODE EST BASEE SUR DES EQUATIONS PUREMENT ANALYTIQUES QUI EXPRIMENT LES PARAMETRES Z DU TRANSISTOR EN FONCTION DES PARAMETRES ELECTRIQUES DU CIRCUIT LINEAIRE EQUIVALENT UTILISE. LA VALIDATION DE LA METHODE EST EFFECTUEE SUR DEUX TRANSISTORS GAINP/GAAS DE FREQUENCE DE COUPURES DIFFERENTES 20 GHZ ET 80 GHZ. LE MODELE NON LINEAIRE EST VALIDE EN REGIME STATIQUE ET EN REGIME DYNAMIQUE PETITS SIGNAUX ET FORTS SIGNAUX, UN EXCELLENT ACCORD EST OBTENU ENTRE LA MESURE ET LA SIMULATION.
Author: David Lopez
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Languages : fr
Pages : 206
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Book Description
Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'intégration d'un modèle thermique de TBH issu de simulations thermiques 3D dans un environnement de simulation circuit. Après avoir mis en évidence dans le premier chapitre les effets thermiques dans les composants micro-ondes, nous avons présenté dans le second chapitre le potentiel de prédiction des échauffements d'une analyse thermique 3D. Ensuite nous avons présenté la mise en place d'une méthode de réduction de modèle par la technique des vecteurs de Ritz à partir de ces simulations. Le troisième chapitre décrit la modélisation non-linéaire électrothermique de TBH développé à l'IRCOM afin de générer un modèle global de transistor distribué par doigt que l'on connectera au modèle thermique. Enfin, le dernier chapitre démontre l'intérêt d'un tel modèle dans le cadre de prédiction de stabilité (crunch) et du fonctionnement de puissance notamment en terme de dynamiques lentes en fonctionnement pulsé.
Author: Fabrice Arlot
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 212
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Book Description
Ce mémoire est consacré à la modélisation non-linéaire du TBH, appliquée à la réalisation d'un oscillateur en bande X à faible bruit de phase dans le cadre du projet PHARAO. Ce travail permet de dégager les paramètres influant sur le bruit de phase et établit une méthode de conception permettant d'obtenir le minimum de bruit de phase dans les oscillateurs. Le premier chapitre donne un descriptif du fonctionnement du transistor bipolaire et identifie les avantages et inconvénients des différentes familles de TBH par rapport aux transistors à effet de champ afin de confirmer les potentialités du TBH pour les applications microondes. Le second chapitre est alors consacré à la présentation d'un modèle non-linéaire, non-quasi-statique et électro-thermique du TBH. Les différentes étapes permettant de l'obtenir, ainsi que sa validation à travers plusieurs mesures sont présentées. Dans le troisième chapitre, nous présentons la méthodologie de conception d'un oscillateur TBH à faible bruit de phase. La réalisation d'une maquette d'oscillateur sur table, fonctionnant à 9.2 GHz et s'inscrivant dans le cadre du projet PHARAO financé par le CNES constitue l'aboutissement de ce travail.
Author: Hassène Mnif
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Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Book Description
La prise en compte de l'effet de la température et en particulier de l'auto-échauffement est un aspect fondamental pour rendre compte de manière précise des caractéristiques électriques des transistors bipolaires à hétérojonction Si/SiGe. L'utilisation de ces composants dans des applications micro-ondes susceptibles d'être exposées à diffférentes températures et fonctionnant pour des fortes densités de courant accentuent énormément ces effets. Par conséquent, une modélisation préscise de ces phénomènes est indispensable. Un modèle dynamique décrivant l'auto-échauffement, caractérisé par une élevation de la température de jonction, a été développé. Une équivalence électrique de ce modèle analytique a été réalisée afin qu'il soit compatible avec des modèles électriques de type SPICE. Un banc de test spécifique pour évaluer le nouveau modèle et extraire ses paramètres a été mis en oeuvre. Dans une deuxième partie, la dépendance en température des différents paramètres qui peuvent intervenir dans un modèle électrique compact et en particulier dans le modèle HICUM a été étudiée.
Author: Alaa Saleh
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Languages : fr
Pages : 167
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Book Description
Le premier chapitre propose une description des technologies de composants semi-conducteurs rapides puis s'oriente vers une description plus détaillée de la technologie TBH InP/InGaAs de Alcatel Thales 3-5 Lab utilisée au cours de ces travaux. Le deuxième chapitre est consacré à la description d'un banc de mesure développé à Xlim au cours de cette thèse. Ce banc permet la caractérisation petit signal paramètres [S] jusqu'à une fréquence de 65 Ghz, des caractérisations en fort signal sont également montrées, des mesures de type I/V en impulsions très étroites de 40 ns qui offrent de réelles potentialités pour la caractérisation électrothermique de transistors. La modélisation de TBH InP/InGaAs et quelques étapes de validation du modèle électrothermique est donnée. Le troisième chapitre propose des simulations de principe d'une fonction échantillonneur bloqueur pour montrer l'application possible de l'utilisation de ce modèle.
