Conception, realisation et analyse de melangeurs millimetriques en technologies hybride et integree utilisant des transistors a effet de champ HEMT PDF Download
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Author: Christophe Kolanowski
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Author: Christophe Kolanowski
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Author: Christophe Kolanowski
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Languages : fr
Pages : 252
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LES SYSTEMES DE COMMUNICATION HYPERFREQUENCES CONNAISSENT ACTUELLEMENT UN DEVELOPPEMENT CONSIDERABLE VERS DE NOUVELLES APPLICATIONS. PARMI CELLES-CI ON PEUT DISTINGUER LES SYSTEMES ANTI-COLLISIONS, LES COMMUNICATIONS PAR SATELLITES OU ENCORE LES RADIOCOMMUNICATIONS SANS FILS. DANS TOUS CES SYSTEMES, LES MELANGEURS ONT UN ROLE CLE, TANT EN EMISSION QU'EN RECEPTION. CE TRAVAIL A CONSISTE ESSENTIELLEMENT EN L'ELABORATION DE METHODOLOGIES SPECIFIQUES D'ANALYSE ET DE CONCEPTION POUR LA REALISATION DE CIRCUITS MELANGEURS MILLIMETRIQUES. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS DEVELOPPE UN MODELE ELECTRIQUE NON LINEAIRE DE HEMT MONOGRILLE, SPECIFIQUE A L'APPLICATION MELANGEUR PAR GRILLE. ENSUITE CE MODELE A ETE IMPLANTE DANS LE SIMULATEUR HYPERFREQUENCE MDS ET UTILISE POUR LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE MELANGEURS PAR GRILLE EN BANDE KA (26-40 GHZ), EN TECHNOLOGIE HYBRIDE. UNE ANALYSE COMPLETE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LES LIMITES FREQUENTIELLES DE CETTE TECHNOLOGIE. TOUTEFOIS, GRACE A UNE METHODOLOGIE RIGOUREUSE, LES CIRCUITS REALISES ONT OBTENU DES PERFORMANCES TRES SATISFAISANTES. LA DEUXIEME PARTIE DE CE TRAVAIL A ETE CONSACREE A L'ETUDE ET AU DEVELOPPEMENT DE MELANGEURS EN TECHNOLOGIE MMIC AVEC DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP (TEC) BIGRILLE DE TYPE PM-HEMT ET FONCTIONNANT EN BANDE V (50-75 GHZ). L'INEXISTENCE DE MODELES NON LINEAIRES POUR CES TECS BIGRILLES NOUS A CONDUIT A ELABORER NOTRE PROPRE MODELE ELECTRIQUE. LES CIRCUITS REALISES PAR LA FONDERIE THOMSON TCS ONT DONNE DES PERFORMANCES EGALANT L'ETAT DE L'ART POUR LA BANDE V. A L'ISSUE DE L'ETUDE COMPLETE A ETE ANALYSE LE FONCTIONNEMENT TRES COMPLEXE DU DISPOSITIF. CES TRAVAUX, REALISES DANS LE CADRE DE CONTRATS EUROPEENS ESPRIT III (AIMS ET CLASSIC) ONT DONNE LIEU A UNE ETROITE COLLABORATION AVEC DES PARTENAIRES INDUSTRIELS EN VUE D'UN TRANSFERT VERS DES APPLICATIONS SPECIFIQUES. LES RESULTATS OBTENUS ONT MONTRE QUE L'UTILISATION DE TEC POUR LA FONCTION MELANGE EST UNE SOLUTION TRES PROMETTEUSE POUR LA BANDE MILLIMETRIQUE.
Author: Rachid Allam
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Author: MOHAMMED.. TSOULI
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Languages : fr
Pages : 167
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CE TRAVAIL PORTE SUR LA CONCEPTION, LA REALISATION ET LA CARACTERISATION D'AMPLIFICATEURS HYPERFREQUENCES DE PUISSANCE EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAALAS/GAAS POUR COMMUNICATIONS SPATIALES. LES TRAVAUX DEBUTENT PAR L'ANALYSE DES BESOINS EN COMPOSANTS POUR LES COMMUNICATIONS SPATIALES. LA COMPARAISON, DES PERFORMANCES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION (TBH) GAAS AVEC CELLES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE SILICIUM ET DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP GAAS EST PRESENTEE. PAR LA SUITE, UN MODELE ELECTRIQUE NON LINEAIRE ET THERMOELECTRIQUE DU TBH EST ETABLI, EN UTILISANT LES METHODES CLASSIQUES DE CARACTERISATION STATIQUE ET DYNAMIQUE. LES PROBLEMES DE STABILISATION DU TBH EN TEMPERATURE ONT ETE TRAITES ET LES VALEURS DES RESISTANCES DE STABILISATION ONT ETE OPTIMISEES, EN UTILISANT UNE ANALYSE TRIDIMENSIONNELLE COMPLETE, COUPLEE AVEC LE MODELE THERMOELECTRIQUE TENANT COMPTE DES PROPRIETES SPECIFIQUES DU TBH. UNE ETUDE DE STABILITE UTILISANT DES CIRCUITS DE CONTRE REACTION SANS PERTES A ETE MENEE. UNE CONTRE REACTION SERIE CAPACITIVE A PERMIS D'OBTENIR UNE STABILITE INCONDITIONNELLE, DANS TOUTE LA BANDE DE FREQUENCE, POUR UN TRANSISTOR DE MOYENNE PUISSANCE MONTE EN BASE COMMUNE. DE MEME, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE CONTRE REACTION PARALLELE UTILISANT UN QUADRIPOLE SANS PERTES, PERMETTANT DE STABILISER UN TRANSISTOR EN EMETTEUR COMMUN, TOUT EN AMELIORANT SON GAIN DANS LA BANDE D'UTILISATION. LA MODELISATION ET LE TRAVAIL D'OPTIMISATION SUR LE COMPOSANT ONT ETE CONCRETISES PAR LA CONCEPTION DE DEUX AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE EN BANDE C POUR ANTENNE ACTIVE: UN AMPLIFICATEUR HYBRIDE DE MOYENNE PUISSANCE ET UN AMPLIFICATEUR MONOLITHIQUE DE PUISSANCE A TROIS ETAGES. LE TRANSISTOR DE PUISSANCE DE L'AMPLIFICATEUR MONOLITHIQUE COMPORTE 128 DOIGTS D'EMETTEUR AVEC UNE LONGUEUR TOTALE D'EMETTEUR DE 2.56 MM. L'ESPACEMENT ENTRE LES DOIGTS D'EMETTEUR ET LA RESISTANCE DE STABILISATION SUR CHAQUE DOIGT ONT ETE OPTIMISES DANS LE BUT D'UNIFORMISER LA DISTRIBUTION DE LA TEMPERATURE.
Author: Pascal Chevalier (ingénieur).)
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Languages : fr
Pages : 364
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L'essor des applications hyperfrequences fonctionnant en ondes millimetriques necessite le developpement de nouvelles filieres de circuits integres. Un composant clef de ces circuits est le transistor a effet de champ a heterojonction : le hemt (high electron mobility transistor). Nous developpons dans ce memoire les resultats de l'etude de hemt alinas/gainas realises sur phosphure d'indium (inp). Apres avoir introduit les bases relatives au fonctionnement et aux domaines d'applications de ce transistor, nous presentons les outils theoriques et experimentaux utilises pour nos travaux. Ces derniers contribuent d'une part a la mise au point technologique et d'autre part a l'optimisation de la structure epitaxiale. Les recherches menees en technologie concernent principalement la technologie de grille et plus particulierement la lithographie electronique des grilles en te en tricouche de resines. La realisation de grilles de 100 nm de longueur, de faible resistivite, a permis la fabrication de transistors performants, presentant notamment une frequence de coupure extrinseque f#t proche de 250 ghz et une transconductance intrinseque de 1,5 s/mm. L'optimisation de l'epitaxie, visant a depasser les limitations des transistors a canal gainas adapte en maille sur le substrat, a conduit a l'etude des canaux composites gainas/inp. Nous avons mis en evidence leur efficacite pour reduire le phenomene d'ionisation par impact et ainsi ameliorer les performances du composant. Les performances en puissance de transistors a canal gainas/inp/inp n#+ (355 mw/mm a 60 ghz) ont montre toutes les potentialites de structures a canal composite pour la generation de puissance en ondes millimetriques.
Author: François Duhamel
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Languages : fr
Pages : 222
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La modélisation quasi-bidimensionnelle de transistors à effet de champ offre une grande souplesse d'emploi qui est mise à profit dans le cadre de ce travail pour traiter trois types différents de structures en vue d'établir leurs potentialités en tant qu'amplificateur de puissance ou de mélangeur. Après avoir mis en perspective les composants que nous avons étudiés, nous décrivons les principes de notre modèle et développons les méthodes utilisées en particulier pour déterminer les caractéristiques physiques et électriques des différents transistors. Nous avons, ainsi, pu étudier les potentialités du hemt pseudomorphique sur gaas pour l'amplification de puissance à 60 ghz et souligner l'importance de la longueur et du fosse de grille sur les performances des composants. D'autre part, le même type d'analyse, menée sur le hemt bigrille, a permis de déterminer les conditions de polarisation et la topologie à utiliser dans le cadre d'une utilisation en mélangeur de type faible bruit en bande v. Enfin, une méthode de traitement du misfet gaas basse température reposant sur l'introduction d'une commande de charge spécifique a été mise en oeuvre. Elle permet notamment d'expliquer la dispersion des caractéristiques dynamiques entre le régime statique et le régime dynamique. Les différents résultats obtenus sont confrontés aux données expérimentales et à d'autres types de modèles plus précis afin de valider la méthodologie mise en oeuvre
Author: Jean-Claude Gerbedoen
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Languages : fr
Pages : 301
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Les semiconducteurs basés sur les nitrures III - N à large bande interdite présentent un intérêt croissant pour la recherche et le monde industriel. Parmi eux, les composants de puissance à base de nitrure de gallium constituent un domaine de recherche majeur de l'électronique à l'état solide pour les applications hyperfréquences. Les travaux décrits dans cette thèse correspondent à la conception et à la réalisation de transistors de puissance à haute mobilité pour l'amplification en bandes X et Ku (8-18 GHz). L'évolution continue des hétérostructures demande de constantes rétroactions avec le procédé technologique. Dans ce but, l'approche utilisée a consisté au développement et à l'optimisation des briques technologiques de base, associée à l'analyse physique indispensable à l'optimisation des choix technologiques. Une étude fine des contacts ohmique et Schottky a été entreprise. Une optimisation des conditions de réalisation des fossés de grille, du contact ohmique, des métallisations, du prétraitement de surface et de la nature du diélectrique de passivation a été nécessaire. L'ajout d'une électrode de champ a été étudiée afin d'améliorer davantage la tenue en tension des composants et minimiser l'impact des pièges de surface. Dans ce cadre, nous avons conçu et développé différentes topologies de plaque de champ. Plusieurs diélectriques innovants comme le nitrure de bore ont été testés afin d'établir les potentialités de ces transistors HEMTs à grille isolée. L'ensemble de cette technologie optimisée a été appliquée sur une couche HEMT AlGaN/GaN sur substrat Si (001) et a permis d'établir un état de l'art en puissance à 10GHz pour cette nouvelle filière bas coût.
Author: Alban Laloue
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Languages : fr
Pages : 227
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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE CONCERNE LA MODELISATION ELECTRIQUE DISTRIBUEE DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP HYPERFREQUENCES AFIN DE DISPOSER D'UNE DESCRIPTION PLUS FINE DE CE COMPOSANT POUR LA CAO DES CIRCUITS MICRO-ONDES. UNE PREMIERE APPROCHE UTILISE UNE DESCRIPTION ELECTROMAGNETIQUE DES PARTIES PASSIVES DU TRANSISTOR, TANDIS QUE CHAQUE DOIGT DU COMPOSANT EST MODELISE PAR UN CIRCUIT EQUIVALENT ELECTRIQUE INTRINSEQUE. CE MODELE A MONTRE DES QUALITES TRES INTERESSANTES D'EXTRAPOLATION DE LA TAILLE ET DE LA GEOMETRIE DU TRANSISTOR MODELISE. IL PERMET EGALEMENT UNE ETUDE BEAUCOUP PLUS REALISTE DE LA STABILITE DES TRANSISTORS A FORT DEVELOPPEMENT DE GRILLE. D'AUTRE PART, LES SPECIFICATIONS DRACONIENNES IMPOSEES AUX SPECTRES DE BRUIT DES OSCILLATEURS INCLUS DANS LES SYSTEMES ELECTRONIQUES IMPOSENT UNE MODELISATION RIGOUREUSE DU COMPORTEMENT EN BRUIT BASSE FREQUENCE DES COMPOSANTS ACTIFS. EN EFFET, LA PRESENCE DE BRUIT CONVERTI PAR MODULATION DE PHASE ET D'AMPLITUDE AUTOUR DE LA PORTEUSE DES OSCILLATEURS, CONTRIBUE A L'AUGMENTATION DES TAUX D'ERREURS ET A LA DIMINUTION DE LA SENSIBILITE DES RADARS POUR NE CITER QUE CES DEUX EXEMPLES. UN NOUVEAU MODELE DE TEC DE TYPE DISTRIBUE INCLUANT CES SOURCES DE BRUIT EST DONC DEVELOPPE. LA DEUXIEME PARTIE DE NOS TRAVAUX S'EST ORIENTEE DANS LA MISE AU POINT DE METHODES DE SIMULATION RAPIDES ET PRECISES DU COMPORTEMENT EN BRUIT DES CIRCUITS NON LINEAIRES. LA COMPLEXITE GRANDISSANTE DES CIRCUITS INTEGRES MMIC ENTRAINE UN BESOIN DE METHODES DE SIMULATION DE TYPE SYSTEME. UNE TELLE METHODE A ETE DEVELOPPEE ET NOUS A PERMIS DE SIMULER AVEC PRECISION LA SOURCE MILLIMETRIQUE COMPLETE D'UN RADAR ANTI-COLLISION FONCTIONNANT A 77 GHZ.
Author: Frédéric Diette
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Languages : fr
Pages : 422
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Ce travail concerne le developpement des transistors hemts dans les filieres gaas et inp pour l'amplification de puissance en gamme millimetrique. La premiere partie de ce travail traite des differentes etapes technologiques relatives aux deux filieres etudiees. Si dans le cas de la filiere gaas, les parametres technologiques n'ont pas necessite de reelle amelioration pour la realisation d'un transistor elementaire, nous avons du developper les etapes relatives aux transistors a grand developpement. Dans le cas de la filiere inp, toutes les etapes technologiques (contacts ohmiques et schottky, gravure selective et lithographie de grille a trois couches de resine) ont necessite un effort particulier quant a leur optimisation. Le deuxieme partie de ce travail est consacree a l'etude de la filiere inp. Des etudes de parametres technologiques et de couches actives se concretisent par la realisation d'un grand nombre de transistors avec la longueurs de grille de 0,25 m.. La caracterisation statique et hyperfrequence, nous a permis dans un premier temps, de mettre en evidence les principales limitations de cette filiere. Ces resultats ont servi dans un deuxieme temps, a definir deux structures originales. L'une d'entre elle nous a permis d'egaler l'etat de l'art en puissance a 60 ghz. La derniere partie presente les travaux menes dans la filiere gaas. Dans un premier temps, nous presentons les resultats d'etudes technologiques sur des epitaxies a un ou deux canaux pseudomorphiques. La validation de ces etudes s'est faite, en plus de la caracterisation statique ou hyperfrequence en petit signal, par la caracterisation en puissance a 26 ghz. Enfin, nous presentons les resultats d'un transistor de type metamorphique (alinas/gainas sur un substrat gaas).
