Conception, réalisation et caractérisation de transistors à effet de champ et d'amplificateurs pour des applications de puissance à haute linéarite en bandes K et Ka

• Auteur / Autrice : Xavier Hue
• Direction : Bertrand Boudart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Lille 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits intégrés pour microondes

Amplificateurs de puissance

Transistors à effet de champ

Résumé

L'essor des applications multimedia, fonctionnant en bandes k et ka necessite le developpement d'amplificateurs de puissance lineaires. La technologie qui a repondu et qui repond encore de nos jours aux applications a tres forte puissance dans le domaine des hyperfrequences est celle des amplificateurs a tubes a ondes progressives. Cependant, les contraintes de linearite imposees par les applications a fort debits nous conduisent vers l'utilisation d'amplificateurs a l'etat solide. Nous developpons dans ce memoire l'etude de transistors a effet de champ (phemt et hfet sur substrat gaas) dedies a la realisation d'amplificateurs de puissance a haute linearite a 19 ghz. L'originalite de ce travail repose sur l'obtention d'un profil de gm aussi plat que possible en fonction de vgs et d'une forte densite de courant de drain afin de pouvoir satisfaire aux deux criteres : puissance et linearite.

Nous presentons dans un premier temps, l'optimisation des couches epitaxiales ainsi que la mise au point du procede technologique de fabrication des transistors. Les recherches menees en technologie concernent principalement le fosse de grille, les ponts a air ainsi que l'amincissement du substrat et la realisation des trous metallises. Les caracterisations iv et petit signal ont montre que le profil de gm souhaite etait obtenu avec une densite de courant de drain superieure a 700 ma/mm et une excellente reproductibilite et homogeneite des resultats. Les performances en puissance des transistors phemt (1 w/mm @ 17 ghz) ont montre toutes leurs potentialites pour la generation de puissance a ces frequences. Enfin, dans le cadre d'une collaboration etroite avec le cnes et alcatel espace de toulouse, nous avons concu et realise sur site des amplificateurs de puissance a haute linearite fonctionnant a 18,5 ghz. Les resultats obtenus sur ces demonstrateurs (ps>800mw/mm, pae>30% et c/i 320dbc @ 2db de compression) ont montre l'interet de notre filiere pour ce type d'applications.