Modélisation electrothermique non linéaire de transistors de puissance LDMOS PDF Download
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Author: Mickaël Guyonnet
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Category :
Languages : fr
Pages : 214
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Book Description
L'accroissement du marché des télécommunications demande des amplificateurs de puissance pour station de base à bas coût, linéaire et possédant un rendement élevé. Les puissances requises pour ces amplificateurs peuvent dépasser les 120 W pour une tension d'alimentation inférieure à 30Y. La technologie LDMOS-Silicium possède tous les atouts requis pour satisfaire le besoin. A cela s'ajoute le besoin de modèle Electrothermique non-linéaire que l'on intègre dans un simulateur de circuit Plusieurs types de modèles électrothermiques ont, à ce jour, été développés. Cependant aucun n'inclut un véritable comportement thermique primordial pour la prédiction du comportement du transistor. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle approche basée sur la description électrique et thermique des composants intrinsèques du modèle, ce même modèle étant couplé à un second modèle thermique. La description du comportement électrique de chaque composant intrinsèque est faite avec des splines Tri-cubiques. Le circuit thermique est issu de simulations thermiques (simulateur Ansys), réduites a raide de la méthode des vecteurs de Ritz proposé par l'IRCOM. Partant d'un modèle Electrothermique initial, nous définissons des règles de scaling permettant l'obtention de modèles de transistors de plus fort développement sans avoir à re-exécuter tout le process
Author: Mickaël Guyonnet
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Languages : fr
Pages : 214
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Book Description
L'accroissement du marché des télécommunications demande des amplificateurs de puissance pour station de base à bas coût, linéaire et possédant un rendement élevé. Les puissances requises pour ces amplificateurs peuvent dépasser les 120 W pour une tension d'alimentation inférieure à 30Y. La technologie LDMOS-Silicium possède tous les atouts requis pour satisfaire le besoin. A cela s'ajoute le besoin de modèle Electrothermique non-linéaire que l'on intègre dans un simulateur de circuit Plusieurs types de modèles électrothermiques ont, à ce jour, été développés. Cependant aucun n'inclut un véritable comportement thermique primordial pour la prédiction du comportement du transistor. Dans cette thèse nous proposons une nouvelle approche basée sur la description électrique et thermique des composants intrinsèques du modèle, ce même modèle étant couplé à un second modèle thermique. La description du comportement électrique de chaque composant intrinsèque est faite avec des splines Tri-cubiques. Le circuit thermique est issu de simulations thermiques (simulateur Ansys), réduites a raide de la méthode des vecteurs de Ritz proposé par l'IRCOM. Partant d'un modèle Electrothermique initial, nous définissons des règles de scaling permettant l'obtention de modèles de transistors de plus fort développement sans avoir à re-exécuter tout le process
Author: Mouna Chetibi-RIah
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 155
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Book Description
This work deals with electrothermal modelling of LDMOS power transistor for the study of reliability in radar applications. In a first part, we presented the characteristics of MOS transistors, and particularly the LDMOS, compared to bipolar transistors. We studied the influence of the temperature rise in semiconductor components on their relevant physical quantities. Finally, we explained the basics of the reliability of power transistors and we discussed ways and mechanisms of failure and the main laws of acceleration of failure (temperature, current density, injection of hot carriers). In a second part, the whole process of extraction of electrothermal model of an LDMOS is presented in detail. This study was based on the MET model deemed most appropriate for RF LDMOS power transistor. The reliability bench used to perform accelerated ageing tests has been described in chapter three. The goal is the understanding of the degradation of the reliability of such components in pulsed mode. Thus, all the electrical and RF parameters drifts after accelerated ageing tests have been studied and discussed.
Author: Thierry Peyretaillade
Publisher:
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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: Marie Anne Pérez
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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: Juan-Mari Collantes
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Languages : fr
Pages : 177
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE ELECTRIQUE NON LINEAIRE DES TRANSISTORS MOSFET POUR DES APPLICATIONS DE PUISSANCE DANS LE DOMAINE DES RADIOFREQUENCES. NOTRE DEMARCHE DE MODELISATION EST FONDEE SUR UNE CARACTERISATION PRECISE ET COHERENTE DU COMPOSANT. AINSI, CETTE CARACTERISATION EST CONSTITUEE DE MESURES CONVECTIVES I-V ET DE MESURES DE PARAMETRES S, EFFECTUEES SOUS-CONDITIONS PULSEES ET COMPRENANT TOUT LE DOMAINE DE FONCTIONNEMENT. LA COMPLEXITE DU FONCTIONNEMENT LARGE-SIGNAL DU MOSFET EST PRISE EN COMPTE PAR L'UTILISATION DE QUATRE NON LINEARITES (UNE SOURCE DE COURANT ET TROIS CAPACITES INTRINSEQUES) DEPENDANT DES DEUX TENSIONS DE COMMANDE. LA MODELISATION DE CES NON LINEARITES EST REALISEE DE MANIERE INDIVIDUELLE PAR UNE REPRESENTATION TABULAIRE A L'AIDE DES B-SPLINES BICUBIQUES. UNE VALIDATION EXHAUSTIVE DU MODELE NON LINEAIRE EST DEVELOPPEE POUR UN TRANSISTOR LDMOS. CETTE VALIDATION EST FONDEE SUR LA CARACTERISATION EXPERIMENTALE FORT-SIGNAL DU COMPOSANT A L'AIDE D'UN SYSTEME DE MESURE DU TYPE LOAD-PULL. ELLE COMPREND TOUTES LES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT CORRESPONDANT AUX APPLICATIONS COURANTES DU TRANSISTOR
Author: Jean-Philippe Fraysse
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Languages : fr
Pages : 274
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CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA MODELISATION NON-LINEAIRE DU TBH, APPLIQUEE A L'ETUDE ET A L'OPTIMISATION DU MONTAGE CASCODE POUR DES APPLICATIONS DE PUISSANCE LARGE BANDE. LE PREMIER CHAPITRE DEBUTE PAR UNE PRESENTATION RAPIDE DU FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR BIPOLAIRE ET IDENTIFIE LES AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES DIFFERENTES FILIERES DE CE TRANSISTOR. CECI EST POURSUIVI PAR UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE PORTANT SUR LES TRANSISTORS ET LES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE DE LA BANDE L A LA BANDE KA, AFIN DE CONFIRMER LES POTENTIALITES DU TBH GAAS VIS A VIS DES AUTRES FILIERES DE TRANSISTORS POUR LES APPLICATIONS DE PUISSANCE. LE SECOND CHAPITRE EST ALORS CONSACRE A LA PRESENTATION D'UN MODELE NON LINEAIRE, NON-QUASI-STATIQUE ET ELECTRO-THERMIQUE DU TBH GAAS. LES DIFFERENTES ETAPES PERMETTANT DE L'OBTENIR, AINSI QUE SA VALIDATION A TRAVERS DIFFERENTES MESURES EN PUISSANCE SONT PRESENTEES. DANS LE TROISIEME CHAPITRE, LA MISE EN EVIDENCE DE CORRELATIONS EXISTANTES ENTRE LES PERFORMANCES DES AMPLIFICATEURS DISTRIBUES DE PUISSANCE ET CELLES DES CELLULES ELEMENTAIRES QUI LES COMPOSENT, CONDUISENT A METTRE EN AVANT LES AVANTAGES DU MONTAGE CASCODE POUR CE TYPE D'APPLICATION. L'OPTIMISATION DE CE MONTAGE, ABOUTIT ALORS A LA PRESENTATION DES DIFFERENTES ETAPES DE CONCEPTION ET DES PREMIERES MESURES DE DEUX AMPLIFICATEURS DISTRIBUES DE PUISSANCE EN TECHNOLOGIE MMIC. LE PREMIER SIMULE DANS LA BANDE 4.5-18GHZ, MONTRE L'INTERET D'UTILISER LE MONTAGE CASCODE POUR DISPOSER D'UN GAIN SUFFISANT A 18GHZ, LORS DE LA CONCEPTION D'AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE A BASE DE TBH. LES PREMIERES MESURES EN IMPULSION DU DEUXIEME AMPLIFICATEUR, CONFIRMENT POUR LEUR PART, LES DIFFERENTS ARGUMENTS PLAIDANT EN FAVEUR DU MONTAGE CASCODE POUR LES APPLICATIONS LARGES BANDES DE FORTE PUISSANCE. LA PUISSANCE DE SORTIE MESUREE SUR LA BANDE 2-8GHZ EST EN EFFET PROCHE DE 2W, AVEC UN GAIN ASSOCIE MOYEN DE 8DB ET UN RENDEMENT EN PUISSANCE AJOUTEE MOYEN DE 24%.
Author: Tony Gasseling
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Languages : fr
Pages : 229
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Le travail présenté dans ce mémoire propose une contribution à la conception optimisée d'amplificateurs de puissance par l'utilisation de plusieurs caractérisations fonctionnelles. Celles ci sont réalisées aux premiers stades de la conception, au niveau du transistor en environnement source et load pull. Il est ainsi montré qu'un banc load pull fonctionnant en mode pulsé permet de participer à la validation des technologies utilisées pour la génération de fortes puissances aux fréquences microondes (Bande S). Cette étape permet également de valider fortement les modèles non linéaires électrothermiques des transistors développés à cet effet. Dans le domaine millimétrique, l'amplification de puissance sous contrainte de rendement et de linéarité est à l'heure actuelle un des points critiques du fait des faibles réserves de gain proposées. Dans ce contexte, le développement d'un banc source et load pull actif fonctionnant en bande K et permettant de déterminer les conditions optimales de polarisation et d'adaptation pour l'obtention du meilleur compromis rendement/linéarité se révèle être de première importance pour la conception optimisée d'amplificateur. Enfin, une nouvelle technique de caractérisation dédiée à l'extraction des quatre paramètres S à chaud en environnement load pull est proposée. Une application de cette nouvelle caractérisation a ainsi permis de prédire les oscillations paramétriques hors bande pouvant apparaître en fonction des conditions opératoires lorsque le transistor fonctionne en régime fort signal
Author: François Dhondt
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Languages : fr
Pages : 400
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Book Description
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: Diana Moncoqut
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Languages : fr
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Book Description
Author: AHMED.. BIRAFANE
Publisher:
ISBN:
Category :
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.
