Amélioration de modèles électroniques de composants de puissance de type TBH ou pHEMT et application à la conception optimale de modules actifs pour les radars

Electrothermal modelling of Microwave Power Devices in HBT and pHEMT technologies and application to efficient design of active modules in radar systems

• Auteur / Autrice : Christophe Chang
• Direction : Raymond Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar

Modèles mathématiques

Théories non linéaires

Circuits intégrés pour microondes

Électronique de puissance

Résumé

L'objectif de ce travail est le développement d'un outil opérationnel intégrant un modèle électrothermique dans un environnement de simulation circuit. Afin de le rendre utilisable dans un contexte industriel, cet outil se base sur deux logiciels commerciaux : un simulateur thermique (ANSYS) et un simulateur de circuits (ADS produit par Agilent). La démarche consiste, dans un premier temps, à générer un modèle thermique précis d'un composant MMIC, à partir de sa description en éléments finis. En s'appuyant sur un outil de réduction développé par l'IRCOM (Institut de Recherches en Communications Optiques et Microondes, France), associé au module de réduction d'ANSYS, la seconde étape permet de générer un modèle thermique de type boîte noire. La couplage de ce modèle à un modèle électrique non-linéaire dans un environnement de type ADS, offre au concepteur de circuits ou de modules actifs (comportant plusieurs circuits) un outil complet de simulation électrothermique. Celui-ci est capable de générer des modèles réduits thermiques qui tiennent compte de la non-linéarité de la conductivité thermique des matériaux composant les dispositifs MMICs, aussi bien en régime permanent que pour des états transitoires

The aim of this work is the development of an operational tool integrating an electrothermal model in a circuit simulation environment. In order to make it available in an industrial context, this tool is based on two commercial simulators : a 3D thermal simulator (ANSYS) and a circuit simulator (ADS provided by Agilent). The first step of the method consists in the generation of a precise thermal component model described in the finite element simulator. Then a reduction process developed by the IRCOM (Institut de Recherches en Communications Optiques et Microondes, France) and associated with the ANSYS reduction technique, are used to obtain a reduced thermal model compatible with circuit simulators such as ADS. Finally, this model coupled with a non-linear electrical model, allows designers to deal with precise electrothermal simulations of high power circuits or actives modules. Moreover, the thermal model can take into account the non-linear behavior of the thermal conductivity of the component's materials and can be applied for steady state or transient analyses