Note publique d'information : De nos jours, les systèmes de télécommunications deviennent de plus en plus complexes
et sophistiqués. Les perfonnances électriques des transistors hyperfréquences qui
les constituent, doivent être améliorées en terme de fréquence, de puissance, de rendement
et de linéarité. Dans le cas des transistors de puissance la caractérisation non linéaire
est une étape indispensable afin de mieux comprendre et appréhender les effets limitatifs
et d'optimiser leur conception. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse a été de
mettre en œuvre un analyseur de réseaux non linéaire, de valider les mesures provenant
de cet équipement et de développer des outils de mesures et d'analyse dans le domaine
temporel afin de mieux appréhender les effets limitatifs des transistors à effet de
champ aux fréquences micro-ondes. Dans un premier temps, nous avons montré l'importance
de la caractérisation non linéaire hyperfréquence lors de la conception de circuits
actifs. Nous avons effectué ensuite une étude bibliographique des principaux systèmes
de caractérisation non linéaires existants et qui ont été précurseurs dans ce domaine.
Dans le deuxième chapitre, nous avons décrit le principe de fonctionnement de l'analyseur
de réseaux vectoriel non linéaire et sa mise en œuvre. Ensuite, afin d'évaluer les
perfonnances de cet équipement, nous avons comparé les mesures provenant de ce dernier
à celles effectuées par d'autres laboratoires de recherche sur un même composant de
référence. Le troisième chapitre décrit le fonctionnement de l'analyseur de réseaux
non linéaire à charge active développé au laboratoire. Une étude de l'incertitude
de mesure en fonction de la charge sera présentée. Enfin, afin de valider expérimentalement
notre banc, nous avons confronté les mesures effectuées avec ce dernier à des résultats
de simulations électriques sur un composant de référence. La suite de ce travail a
été consacrée à l'étude expérimentale dans le domaine temporel aux fréquences micro-ondes
des effets limitatifs de l'ionisation par impact dans les transistors à effet de champ
à hétérojonction de la filière GaAs. Nous avons présenté la technique et les résultats
expérimentaux des mesures en régime grand signal effectuées avec le LSNA. Un modèle
électrique non linéaire permettant de rendre compte des effets de l'ionisation a été
décrit et discuté. La dernière partie est consacrée à une étude expérimentale de passivation
et de prétraitement de surface effectuée sur des transistors HEMT à hétérostructure
Al0.81In0.19/GaN. Nous avons montré l'avantage d'utiliser l'analyseur de réseaux non
linéaire à charge active pour regarder l'influence de la passivation et du prétraitement
de surface sur les perfonnances en puissance. Ensuite, nous avons discuté sur la localisation
des pièges et de leur dynamique.
Note publique d'information : The goal of this PhD work has been to implement a non linear network analyzer (LSNA),
to validate measurements, to develop measurements and analysis tools in time domain
in order to understand limiting effects on field effect transistors at microwave frequencies.
First, we show the importance of the non linear characterization for the design of
active circuits. Second, we de scribe the Large Signal Network Analyzer setup and
its implementation. After that, in order to evaluate the performance of this equipment,
we have compared measurements provided by equipment and by those coming from other
laboratories on the same reference device. ln the next part, we describe the setup
of an active load pull large signal network analyzer developed in our laboratory.
Then, in order to validate our setup, we compare non linear measurements obtained
under in load pull conditions with data coming from simulation performed on a reference
device. The following of this work is devoted to an experimental study in time domain,
using LSNA, on the lirniting effects of impact ionization inside GaAs HEMT devices.
We present sorne experimental results and mainly measurements under large signal conditions
in time domain. A non linear electrical model allows us to account for the impact
ionization effects on the time domain waveforms. The next part is devoted to a specific
study of passivation and surface pretreatrnent carried out on A 10. 81InO.19N/GaN
HEMT device. We show the advantages to use the active load pull large signal network
analyzer for studying the influence of passivation and surface pretreatrnent on the
power performance. To fmish, we discuss on the traps localization and dynamic
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data.idref.fr
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