De l’étude de bruit basse fréquence à la conception d’oscillateur en bande X à partir de transistor AlGaN/GaN HEMT PDF Download
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Author: Geoffroy Soubercaze-Pun
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Category :
Languages : fr
Pages : 172
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Book Description
L'objectif de ce travail est d'étudier les transistors à effet de champ à haute mobilité électronique (HEMT) réalisés en Nitrure de Gallium par des mesures en bruit basse fréquence et de réaliser un oscillateur à faible bruit de phase en bande-X. Dans la première partie, nous décrivons succinctement les propriétés du matériau, le transistor ainsi que les sources de bruit basses susceptibles d'êtres présentes dans une structure de type HEMT. La méthodologie de mesure et le banc de bruit basse fréquence sont présentés. Une étude comparative est réalisée sur les comportements en bruit basse fréquence des composants épitaxiés sur différents substrats (Si, SiC, Al2O3). Enfin, une les variations de l'index de fréquence g du bruit en 1/fg relevées sur certains composants sont corrélées au mécanisme de transport des électrons dans la structure : pour cela, nous avons confronté les mesures en bruit basse fréquence avec des simulations physiques. La seconde partie s'intéresse aux composants épitaxiés sur un substrat de Carbure de Silicium. Une méthodologie d'extraction de composantes mathématiques du spectre de bruit basse fréquence est présentée puis validée. Des études en fonction de la polarisation et de la température ont permis de découvrir l'origine des pièges et de les localiser. Enfin, une corrélation avec une étude physique (SIMS) est présentée. Dans la troisième partie, nous développons un modèle large signal afin de réaliser un démonstrateur en bande X. Les performances à l'état de l'art de l'oscillateur sont ensuite présentées (POUT=20dBm, Lf(100kHz)=-105 dBc/Hz à 10 GHz).
Author: Geoffroy Soubercaze-Pun
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Languages : fr
Pages : 172
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L'objectif de ce travail est d'étudier les transistors à effet de champ à haute mobilité électronique (HEMT) réalisés en Nitrure de Gallium par des mesures en bruit basse fréquence et de réaliser un oscillateur à faible bruit de phase en bande-X. Dans la première partie, nous décrivons succinctement les propriétés du matériau, le transistor ainsi que les sources de bruit basses susceptibles d'êtres présentes dans une structure de type HEMT. La méthodologie de mesure et le banc de bruit basse fréquence sont présentés. Une étude comparative est réalisée sur les comportements en bruit basse fréquence des composants épitaxiés sur différents substrats (Si, SiC, Al2O3). Enfin, une les variations de l'index de fréquence g du bruit en 1/fg relevées sur certains composants sont corrélées au mécanisme de transport des électrons dans la structure : pour cela, nous avons confronté les mesures en bruit basse fréquence avec des simulations physiques. La seconde partie s'intéresse aux composants épitaxiés sur un substrat de Carbure de Silicium. Une méthodologie d'extraction de composantes mathématiques du spectre de bruit basse fréquence est présentée puis validée. Des études en fonction de la polarisation et de la température ont permis de découvrir l'origine des pièges et de les localiser. Enfin, une corrélation avec une étude physique (SIMS) est présentée. Dans la troisième partie, nous développons un modèle large signal afin de réaliser un démonstrateur en bande X. Les performances à l'état de l'art de l'oscillateur sont ensuite présentées (POUT=20dBm, Lf(100kHz)=-105 dBc/Hz à 10 GHz).
Author: Emmanuelle Vaury
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Languages : fr
Pages : 258
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CE MEMOIRE PRESENTE LA MODELISATION DISTRIBUEE DES SOURCES DE BRUIT BASSE FREQUENCE DANS LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP : APPLICATION A LA CONCEPTION D'OSCILLATIONS A FAIBLE BRUIT DE PHASE. L'EXPOSE DES TRAVAUX SE DECOMPOSE EN QUATRE PARTIES. AU COURS DE LA PREMIERE PARTIE, UNE NOUVELLE METHODOLOGIE DE CONCEPTION D'OSCILLATEUR S A BRUIT DE PHASE MINIMUM EST PRESENTEE. CETTE APPROCHE EST ILLUSTREE PAR LA REALISATION D'UN OSCILLATEUR A TRANSISTOR PHEMT, EN BANDE X, PRESENTANT UN BRUIT DE PHASE MESURE DE -80 DBC/HZ A 100 HZ DE LA PORTEUSE, CONSTITUANT UN ETAT DE L'ART. LES MODELES DE BRUIT BASSE FREQUENCE ACTUELLEMENT DISPONIBLES SONT TRES SOUVENT INSUFFISANTS. EN EFFET, ILS CONDUISENT A UNE ESTIMATION ERRONEE DES PERFORMANCES EN TERME DE BRUIT DES CIRCUITS ELECTRONIQUES. AINSI, LA SECONDE PARTIE EXPOSE UNE MODELISATION DE TYPE DISTRIBUEE DES SOURCES DE BRUIT DANS LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP, ET CECI A PARTIR DES MESURES DE BRUIT SUR LE TRANSISTOR. DIFFERENTS MODELES SONT PROPOSES. L'INTEGRATION DE CES NOUVEAUX MODELES DANS LES LOGICIELS DE CAO COMMERCIAUX ETANT ENCORE DIFFICILE, NOUS EXPOSERONS EN TROISIEME PARTIR UN OUTIL D'ANALYSE PARAMETRIQUE PERMETTANT LA CARACTERISATION EN BRUIT DE CIRCUITS NON LINEAIRES. SA MISE EN UVRE A ETE EFFECTUEE DANS LE LOGICIEL MDS OU UNE PREMIERE SIMULATION D'UN CIRCUIT MMIC A ETE MENEE. ENFIN, LA QUATRIEME PARTIE DECRIT LE BANC DE CARACTERISATION DES SOURCES DE BRUIT BF, NECESSAIRES A L'ELABORATION DES MODELES PRESENTES LORS DE LA DEUXIEME PARTIE. DES MESURES REALISEES SUR UN TRANSISTORS DE TYPE PHEMT ILLUSTRENT LES POSSIBILITES DU BANC.
Author: Séraphin Dieudonné Nsele
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Languages : fr
Pages : 0
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Les technologies à grande bande interdite font l'objet d'un engouement croissant depuis plus d'une décennie, en raison de leurs aptitudes naturelles pour réaliser des fonctions électroniques opérant à forte puissance, à forte température et à haute fréquence. Parmi ces technologies, celle basée sur l'hétérostructure AlGaN/GaN est la plus mature à l'heure actuelle en hyperfréquence. L'utilisation d'une hétérojonction InAlN/GaN est une solution attractive pour augmenter les fréquences de fonctionnement de ces dispositifs et réaliser ainsi des circuits fonctionnant aux ondes millimétriques. La première partie de notre travail est consacrée à l'étude électrique des différentes déclinaisons technologiques InAlN/GaN développées à III-V Lab. Celle-ci a permis de mettre en évidence les différents mécanismes de conduction du courant de grille grâce à une analyse du courant de fuite et à des mesures C(V) de la jonction Schottky. Des mesures en petit-signal ont mis en évidence la dispersion fréquentielle de la conductance de sortie et de la transconductance extrinsèques jusqu'aux fréquences de 1 GHz. Nous avons ainsi proposé des modèles analytiques large-bande afin de prendre en compte ces phénomènes de dispersion lors de la conception des circuits. Une deuxième partie a consisté en l'étude du bruit de fond dans les transistors InAlN/GaN. Les caractérisations et modélisations du bruit basse-fréquence ont mis en évidence et confirmé les mécanismes de piégeage/dépiégeage observés lors de l'étude électrique. L'étude du bruit en haute fréquence a permis d'évaluer les évolutions technologiques de cette filière et de connaitre les conditions optimales en bruit pour la conception des LNAs. Dans la dernière partie, des amplificateurs faible bruit hybrides ont été réalisés à partir de ces dispositifs reportés en flip-chip sur des alumines afin de démontrer les potentialités de cette technologie en bande Ka. Des amplificateurs à un étage ont été conçus, notamment pour des tests de robustesse, et présentent un gain de 5 dB et un facteur de bruit de 3.1 dB à 29.5 GHz. Les simulations effectuées sur des amplificateurs 3 étages indiquent des performances intéressantes en termes de gain (20 dB) et de facteur de bruit (3 dB) comparées à celles obtenues dans la littérature sur des composants à base de GaN.
Author: Jacques Verdier
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Languages : fr
Pages : 0
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L'OBJECTIF DU TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE EST DE DEFINIR UNE METHODE RIGOUREUSE DE CONCEPTION D'OSCILLATEURS A FAIBLE BRUIT DE PHASE A BASE DE TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP (MESFET, HEMT ET HEMT PSEUDOMORPHIQUE) DANS LE CAS OU LE TRANSISTOR ET LE RESONATEUR SONT SIMULTANEMENT REFROIDIS A DES TEMPERATURES CRYOGENIQUES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS PRESENTONS UNE CARACTERISATION ELECTRIQUE COMPLETE DES DIFFERENTS TYPES DE TEC A LA TEMPERATURE DE L'AZOTE LIQUIDE. NOUS INSISTONS PARTICULIEREMENT SUR LES MECANISMES DE PIEGEAGE-DEPIEGEAGE SUR DES CENTRES PROFONDS ET NOUS PROPOSONS UNE METHODE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DU PHENOMENE DE COLLAPSE QUI EST L'INCONVENIENT MAJEUR AU FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT REFROIDI. NOUS AVONS PU ALORS, A PARTIR DE MESURES DE PARAMETRES S ET IMPULSIONNELLES, EXTRAIRE UN MODELE FORT SIGNAL POUR CHAQUE TRANSISTOR. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, NOUS ETUDIONS LES MECANISMES DE CONVERSION DU BRUIT BASSE FREQUENCE EN BRUIT DE PHASE DANS LES OSCILLATEURS A BASE DE TEC. NOUS EXAMINONS TOUT D'ABORD L'INFLUENCE DU SIGNAL MICROONDE SUR L'AMPLITUDE ET LA FORME DES SPECTRES DE BRUIT BASSE FREQUENCE. NOUS ANALYSONS ENSUITE LES FLUCTUATIONS DE FREQUENCE DE L'OSCILLATEUR A PARTIR DU PRODUIT DU BRUIT BASSE FREQUENCE DU TEC ET DU FACTEUR DE PUSHING. L'INCAPACITE DE CETTE METHODE POUR DES TENSIONS DE POLARISATION DE GRILLE OU LE FACTEUR DE PUSHING DECROIT JUSQU'A LA VALEUR NULLE EST ALORS CLAIREMENT MONTRE. EN CONSEQUENCE, NOUS PRESENTONS UN NOUVEAU MODELE NON-LINEAIRE DE TEC UTILISANT DEUX SOURCES DE BRUIT NON CORRELEES RENDANT COMPTE DES EFFETS DISTRIBUES LE LONG DE LA REGION ACTIVE DU COMPOSANT. LA DERNIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST CONSACREE A LA REALISATION ET A LA CARACTERISATION D'UN OSCILLATEUR CRYOGENIQUE A BASE DE TEC.
Author: Oana Lazar
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Languages : fr
Pages : 216
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L'introduction récente des technologies à grande bande interdite vient révolutionner le segment des modules de puissance RF. De par les niveaux de puissance élevés proposés aux fréquences des bandes de télécommunications, les technologies GaN représentent désormais une alternative intégrée majeure qui vient se substituer progressivement aux technologies III-V GaAs (amplificateurs SSPA), en concurrençant même les technologies des tubes à ondes progressives (amplificateurs TWTA). Ce développement rapide des technologies GaN durant la dernière décennie s'est avéré par la mise sur le marché de nombreuses filières, telles que GH50 et GH25, issues d'UMS. Ces filières s'appuient sur des variantes technologiques qui peuvent se traduire par une maîtrise délicate des divers mécanismes de dégradation induits par les contraintes thermiques, électriques ou RF : tests IDQ, HTRB, HTOL, etc. La complexité des processus mis en jeu (effets thermiques, piézoélectriques, ...) rend souvent délicate l'analyse des mécanismes qui induisent les dégradations observées, et il est nécessaire d'établir une étude rigoureuse multi-physique, afin d'identifier les paramètres électriques et technologiques sensibles. Les analyses associées à ces travaux s'appuient sur des mesures non-invasives, croisées dans les domaines temporel et spectral. Cette approche purement métrologique connait des limites dans la mesure où le croisement de données non-destructives et destructives ne peuvent pas être appliquées sur les mêmes composants, ni avant/après application de la contrainte. L'objectif de cette thèse est ainsi de pouvoir faire converger ces technologies industrielles et en phase de transfert vers des procédés plus robustes et plus performants, en améliorant notre connaissance des cinétiques de dégradation nombreuses et encore mal maîtrisées. Les technologies identifiées pour venir en support technologique sont les filières qualifiées ou en phase de l'être coté UMS : GH50 et GH25. Sur chacune des technologies, nous pourrons identifier les mécanismes limitatifs tant à l'instant t0, que lors de l'évolution sous contrainte. Dans une vision de maturation technologique, nous pourrons identifier les zones sensibles qui limitent les zones de sécurité opérationnelle des dispositifs, et qui permettent aux technologues d'améliorer les procédés technologiques. De plus, cette double entrée technologique permettra d'éprouver les méthodes de travail que nous avons mis en œuvre lors de cette thèse. Les techniques de mesure temporelles (non-invasives), telles que les mesures I-V-T DC et pulsées, seront analysées et corrélées avec les mesures de bruit basse fréquence (analyse fréquentielle), sur des composants témoins (vierges). Les mesures électriques permettent d'identifier les phénomènes de gate lag et de drain lag, qui sont des facteurs limitatifs pour les applications de puissance et applications pulsées radar. Le bruit basse fréquence est quant à lui reconnu pour permettre une analyse des défauts dans les différentes zones, actives ou pas, des composants étudiés. L'analyse et la localisation de ces sources de bruit est indispensable pour l'étape suivante. Ces techniques de mesures et modèles associés seront ensuite mis à profit pour étudier des composants stressés (vieillis). D'une part, l'évolution des caractéristiques électriques de linéarité autorisera l'appréhension des conséquences du stress sur le comportement opérationnel des dispositifs. De l'autre part, l'évolution des spectres de bruit donnera l'accès à une vision plus corpusculaire de ce qui entame l'abaissement des performances des transistors. Cette évolution constituera une base de données fiable, qui servira à mieux cerner les changements immédiats et lents des processus de dégradation réversibles et irréversibles des composants sous test : modification de la diode Schottky, présence de pièges accepteurs, charges mobiles et fixes, phénomènes de pièges lents et rapides.
Author: Ahmed Lyoubi
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Languages : fr
Pages : 164
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Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement d'un banc de mesure du bruit basse fréquence et la modélisation électrique distribuée des transistors à effet de champ hyperfréquences afin de disposer d'une description plus fine de ce composant pour la CAO des circuits micro-ondes. Une première approche utilise la modélisation dite classique qui permet de décrire le transistor par un circuit équivalent électrique intrinsèque. Cependant, les spécifications contraignantes imposées aux spectres de bruit des oscillateurs inclus dans les systèmes électroniques imposent une modélisation rigoureuse du comportement en bruit basse fréquence des composants actifs. Le bruit de phase d'un oscillateur étant étroitement lié au bruit basse fréquence du transistor utilisé, il faut étudier le comportement en bruit de fond du composant. En effet, la présence de bruit converti par modulation de phase et d'amplitude autour de la porteuse des oscillateurs, contribue à l' augmentation des taux d'erreurs et à la diminution de la sensibilité des radars pour ne citer que ces deux exemples. Pour cela un banc de mesure de bruit basse fréquence, composé d'un amplificateur de tension faible bruit, d'un amplificateur transimpédance et d'un analyseur FFT a été mis au point, et un modèle de TEC de type distribué incluant ces sources de bruit a été développé à partir de la caractérisation expérimentale. Puis ce modèle distribué en bruit basse fréquence nous a permis de comparer avec succés les mesures et les simulations du bruit de phase d'un oscillateur à résonatuer diélectrique, circuit constitutif d'une source millimétrique complète d'un radar anti-collision fonctionnant à 77 GHz, et ayant une fréquence d'oscillation de 19 GHz.
Author: Jacques Verdier
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Languages : fr
Pages : 310
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L'OBJECTIF DU TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE EST DE DEFINIR UNE METHODE RIGOUREUSE DE CONCEPTION D'OSCILLATEURS A FAIBLE BRUIT DE PHASE A BASE DE TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP (MESFET, HEMT ET HEMT PSEUDOMORPHIQUE) DANS LE CAS OU LE TRANSISTOR ET LE RESONATEUR SONT SIMULTANEMENT REFROIDIS A DES TEMPERATURES CRYOGENIQUES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS PRESENTONS UNE CARACTERISATION ELECTRIQUE COMPLETE DES DIFFERENTS TYPES DE TEC A LA TEMPERATURE DE L'AZOTE LIQUIDE. NOUS INSISTONS PARTICULIEREMENT SUR LES MECANISMES DE PIEGEAGE-DEPIEGEAGE SUR DES CENTRES PROFONDS ET NOUS PROPOSONS UNE METHODE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DU PHENOMENE DE COLLAPSE QUI EST L'INCONVENIENT MAJEUR AU FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT REFROIDI. NOUS AVONS PU ALORS, A PARTIR DE MESURES DE PARAMETRES S ET IMPULSIONNELLES, EXTRAIRE UN MODELE FORT SIGNAL POUR CHAQUE TRANSISTOR. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, NOUS ETUDIONS LES MECANISMES DE CONVERSION DU BRUIT BASSE FREQUENCE EN BRUIT DE PHASE DANS LES OSCILLATEURS A BASE DE TEC. NOUS EXAMINONS TOUT D'ABORD L'INFLUENCE DU SIGNAL MICROONDE SUR L'AMPLITUDE ET LA FORME DES SPECTRES DE BRUIT BASSE FREQUENCE. NOUS ANALYSONS ENSUITE LES FLUCTUATIONS DE FREQUENCE DE L'OSCILLATEUR A PARTIR DU PRODUIT DU BRUIT BASSE FREQUENCE DU TEC ET DU FACTEUR DE PUSHING. L'INCAPACITE DE CETTE METHODE POUR DES TENSIONS DE POLARISATION DE GRILLE OU LE FACTEUR DE PUSHING DECROIT JUSQU'A LA VALEUR NULLE EST ALORS CLAIREMENT MONTRE. EN CONSEQUENCE, NOUS PRESENTONS UN NOUVEAU MODELE NON-LINEAIRE DE TEC UTILISANT DEUX SOURCES DE BRUIT NON CORRELEES RENDANT COMPTE DES EFFETS DISTRIBUES LE LONG DE LA REGION ACTIVE DU COMPOSANT. LA DERNIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST CONSACREE A LA REALISATION ET A LA CARACTERISATION D'UN OSCILLATEUR CRYOGENIQUE A BASE DE TEC
Author: Jérémy Raoult
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Languages : fr
Pages : 195
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Book Description
L'évolution croissante du marché des télécommunications et plus particulièrement des applications aux communications sans fils dans des bandes de fréquences de 900 MHz à 6 GHz entraîne une forte demande de fourniture de circuits intégrés. Notamment, la tendance actuelle est à l'augmentation du niveau d'intégration et à la diminution de la puissance consommée pour obtenir un terminal "bon marché" avec pour objectif l'augmentation de l'autonomie associée à des impératifs de mobilité. La technologie BICMOS répond parfaitement à ces besoins grâce à un compromis coût-performance très favorable. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à la conception en technologie silicium d'oscillateurs locaux pour les applications radiofréquences. Via d'une part l'étude et la modélisation de transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) Si/SiGe de la filière BiCMOS 6G 0.35 æm de STMicroelectronics, et d'autre part l'optimisation d'un oscillateur contrôlé en tension fonctionnant à 5 GHz, ce travail est essentiellement axé sur l'étude des phénomènes de bruit électrique basse fréquence de TBH et sur leur conséquence pour la conception d'oscillateurs micro-ondes intégrés.
Author: Mouenes Fadlallah
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 146
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Book Description
Author: Bart Van Haaren
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 210
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