Analysis of dispersive effects in radio-frequency transistors with electrical measurement

• Auteur / Autrice : Abdelkader El Rafei
• Direction : Raymond Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dispersion

Ondes kilométriques

Mesures électriques

Traitement du signal

Thermique

Transistors bipolaires à hétérojonctions

Amplificateurs de puissance

Mots clés libres

Tbh

Transistors High Electron Mobility Transistor (HEMT)

Paramètres-S

Spectroscopie d'admittance

Résumé

Les amplificateurs de puissance (PA) sont des éléments clés des terminaux de télécommunications et de radar aux radios fréquences. Le potentiel des PA est limité par des phénomènes de dispersion. Dans ce contexte, nous intéressons à la caractérisation des phénomènes thermiques dans les transistors TBH de différentes technologies (AsGa, SiGe et InP) et la caractérisation des effets thermiques et pièges dans les transistors HEMT à base GaN (AlGaN et AlInN) en basses fréquences. Un banc de mesure des paramètres S basse fréquences [10 Hz, 40 GHz] siège des phénomènes parasites non linéaires qu’il faut prendre en compte pour pouvoir réaliser des simulations fiables, est mis en place. Une méthode précise et simple pour la mesure de l’impédance thermique de TBH réalisés avec différentes technologies a été proposée. Cette méthode s’appuie sur des mesures électriques basses fréquences. Une étude approfondie de la caractérisation des phénomènes de dispersion basse fréquences (BF) dans les transistors HEMT à base GaN a été menée. Les effets de pièges sont étudiés pour les deux technologies (AlGaN/GaN et AlInN/GaN) avec la méthode de la spectroscopie d’admittance afin de quantifier les pièges de niveaux profonds.

Power amplifiers (PAs) are key elements of telecommunications and radar front ends at radio frequencies. The potential of the PA is limited by the phenomena of dispersion. In this context, we are interested in the characterization of thermal phenomena in the HBT transistors of different technology (GaAs, InP and SiGe) and characterization of thermal and traps effects in HEMT transistors based on GaN (AlGaN and AlInN) at low frequencies. A bench for low frequency S-parameters measurement [10 Hz, 40 GHz] is set up to enable us to study the behavior of the new components in the frequency range seat of nonlinear parasitic phenomena. A simple, yet accurate, method to experimentally characterize the thermal impedance of Hetero junction Bipolar Transistors (HBT) with different technologies proposed. This method relies on low frequency S-parameters measurements. A detailed study has been initiated to characterize the phenomena of low frequency dispersion in the HEMT transistors based on GaN. The thermal and traps effects are studied for both technologies (AlGaN/GaN and AlInN/GaN) with the method of admittance spectroscopy to quantify the levels of deep traps.