Caractérisation des effets parasites dans les HEMTs GaN : développement d'un banc de mesure 3ω

Parasitic effects characterization in GaN HEMTs : development of 3ω measurement bench

• Auteur / Autrice : Mustafa Avcu
• Direction : Jean-Pierre Teyssier, Raphaël Sommet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 17/11/2014
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Bernard Ratier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Teyssier, Raphaël Sommet, Stéphane Piotrowicz, Raymond Quéré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Dambrine, Thomas Zimmer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrure de gallium

Amplificateurs haute fréquence

Mots clés libres

Méthode 3ω

Impédance thermique

HEMT

AlGaN/GaN

InAlN/GaN

3ω method

Thermal impedance

HEMT

AlGaN/GaN

InAlN/GaN

Résumé

Ce document porte sur le développement d’un nouveau banc de mesure pour la caractérisation de l’impédance thermique des HEMTs GaN. Le banc développé repose sur la méthode dite « 3ω » qui consiste à mesurer l’harmonique 3 d’un signal électrique véritable image des variations thermiques du composant. Un balayage en fonction de la fréquence d’excitation conduit à l’extraction de l’impédance thermique. Les résultats de mesures ont été validés par les simulations électriques. Des études complémentaires ont été réalisées pour l’identification des effets de pièges en utilisant différentes méthodes permettant l’extraction de la signature des pièges. La réalisation des modèles non-linéaires est présentée pour les transistors HEMT AlGaN/GaN et InAIN/GaN pour des applications d’amplificateur de puissance dans les bandes de fréquences X et K.

This report is devoted to the development of a new measurement bench for thermal impedance characterization of GaN HEMTs. This measurement test set uses the so-called « 3ω » technique, which consists to measure the electrical signal at third harmonic real image of the thermal magnitude variations of the device. A sweep in function of the excitation frequency allows extracting of the thermal impedance. The measurement results have been validated by electrical simulation. Other complementary studies were performed to identify the trapping effects using different methods to extract the traps signature. The realization of nonlinear models is presented for AlGaN HEMT / GaN and InAIN / GaN to the power amplification applications in frequency bands X and K.