1 2 2 1 ) ( 2 ) )( ( 2 ) ( E R R R R R R R R R R D d gd s sg d gd s+ sg + d + gd − + + + + = α (I-47)
( )( )
(
2( ) ( ))
2 2 1 2 gs p s sg d gd ds s sg d gd ds g D V V R R R R V R R R R E V L + + − + + + − + + + = α (I-48)( )
− − = D Vds VdsVgs Vp 2 2 2 2 3 α (I-49)Ce courant montre un maximum qui définira le courant de saturation et la tension de saturation. La Figure I-15 montre un réseau de caractéristiques Ids(Vgs, Vds) obtenu de
l’équation (I-46). Le code matlab de ce tracé se trouve en Annexe E.
Figure I-15 : Courbes Ids(Vds) du HEMT AlGa /Ga pour différentes tension de grille.
Nous pouvons observer sur la Figure I-15 deux régimes distincts du courant Ids : un
régime dit «linéaire» ou ohmique, dans lequel le courant de drain Ids croît avec la tension
appliquée Vds, et un régime dit «saturé» où le courant de drain Ids est sensiblement constant et indépendant de la tension Vds appliquée. Cette saturation est principalement due au pincement du canal en sortie de grille et complété par la saturation de la vitesse des électrons en fonction du champ électrique [21].
I.4 Conclusion du chapitre I
Dans ce chapitre nous avons décrit la structure cristalline, l’effet de la polarisation du GaN et son alliage AlxGa1-xN, l’hétérostructure AlGaN/GaN, la formation du gaz 2D d’électrons et le principe de fonctionnement des HEMTs AlGaN/GaN.
Nous avons vu que la densité du gaz 2D d’électrons dépend de la contrainte, du taux d’aluminium et de l’épaisseur de la barrière. Le gaz 2D d’électrons d’une structure HEMT AlGaN/GaN standard (constituée d’une barrière de 20 à 30nm d’Al0,3Ga0,7N épitaxiée sur GaN) a une densité moyenne de l’ordre de 1,3.1013cm-2 et une mobilité comprise entre 1000 et 1500cm2/Vs. Ce gaz de forte densité et à mobilité élevée rend les HEMT AlGaN/GaN très prometteurs pour les applications de forte puissance et de haute fréquence.
Nous avons parlé du principe de fonctionnement d’un HEMT AlGaN/GaN et nous avons établi les relations ns(Vgs) et Ids(Vgs, Vds).
26
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