Etude et modélisation des transistors à effet de champ microondes à basse température. Application à la conception d'oscillateurs à haute pureté spectrale

Study and modeling of microwave field effect transistors at low temperature. Application to the design of high purity spectral oscillator

• Auteur / Autrice : Jacques Verdier
• Direction : Olivier Llopis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique. Composants microondes
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés libres

Sciences appliquees

Electronique

Etude theorique

Modelisation

Modele non lineaire

Transistor effet champ

Transistor hyperfrequence

Temperature cryogenique

Oscillateur hyperfrequence

Circuit faible bruit

Haute purete

Purete spectrale

Bruit basse frequence

Bruit phase

Resultat experimental

Theoretical study

Modeling

Non linear model

Field effect transistor

Microwave transistor

Cryogenic temperature

Microwave oscillator

Low noise circuit

High purity

Spectral purity

1

F noise

Phase noise

Experimental result

Résumé

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