Extraction du modèle non linéaire pour les transistors utilisé dans ce travail

Le modèle choisi pour ce travail est le modèle EE-HEMT non linéaire (EEsof Scalable Non Linear HEMT Model) disponible dans ADS. Il est empirique qui analyse les caractéristiques mesurées pour le meilleur ajustement des transistors GaAs FET et les HEMTs. Ce modèle EE-HEMT non linéaire est appliqué pour les transistors fabriqués déjà mentionnés (section 2.5.5), utilisant les paramètres S et les mesures DC, les deux types de mesures sont automatisés par le logiciel de modélisation IC-CAP. Les paramètres du modèle extrait sont ensuite exportés de IC-CAP pour ADS (CAD) où des algorithmes d’optimisation sont appliqués jusqu’à ce que les modèles des caractéristiques DC et RF aient une excellente concordance avec les mesures.

Figure 2.14: Comparaison entre les caractéristiques DC calculées et celles mesurées des transistors pHEMT InGaAs-AlGaAs-InP: (a) XMBE-A043-4x200µm ; (b) XMBE-D073-4x50µm .

37 2.8 Récapitulation

Au cours de ce chapitre, on a présenté les schémas électriques équivalents pour extraire les paramètres des modèles petit signal et grand signal. On remarque une bonne concordance entre les caractéristiques reproduites et les caractéristiques mesurées

2.9 Bibliographie

[1] M. Guyonnet, ″Modélisation Electrothermique Non Linéaire de Transistors de Puissance LDMOS: Application à la Détermination de Règles d’Echelle″, Thèse Doctorat, l’université de Limoge, 2005.

[2] A. El-Oualkado, ″Analyse comportementale des filtres à capacités commutées pour les radiocommunications : Conception d’une nouvelle architecture en technologie BiCMOS 0,35 μm″, Thèse Doctorat, l’université de Poitiers, 2004

[3] S. De-Meyer, "Etude d'une nouvelle filière de composants HEMTs sur technologie nitrure de gallium. Conception d'une architecture flip-chip d'amplificateur distribué de puissance à très large bande", Thèse de Doctorat, Université de Limoges, Septembre 2005.

Figure 2.15 : Comparaison entre les caractéristiques RF non linéaires calculées et celles mesurées des transistors pHEMT InGaAs-AlGaAs-InP: (a) XMBE-A043-4x200µm; (b) XMBE-D073-4x50µm.

38

[4] A. Siligaris, ″Modélisation grand signal de MOSFET en hyperfréquence : application à l’étude des non linéarité des filtres SOI″, thèse de Doctorat, université des sciences et de technologies de Lille, 2004

[5] W. Clausen, ″Small signal and Modeling of MM-Wave MHEMT Devices″, thesis of Master, university of South Florida, October 2003.

[6] W.R. Curtice, M. Ettenberg, ˝A Nonlinear GaAs FET Model for Use in the Design of Output Circuits for Power Amplifiers˝; IEEE Trans Microwave Theory Tech, 1985. 33(12): p.

1383-1394.

[7] W. R Curtice, ˝A MESFET Model for Use in the Design of GaAs Integrated Circuits˝, IEEE Trans Microwave Theory Tech, 1980. 28(5): p. 448-455.

[8] T. KacprzakA, A. Materka, ˝Compact dc Model of GaAs FET’s for Large-Signal Computer Calculation˝, IEEE Journal of Solid-State-Circuits, 1983. 18(2): p. 211-213.

[9] H. statz, P.Newman, IRL.W. Smith et al, ˝GaAs FET Device and Circuit Simulation in SPICE˝, IEEE Trans Electron Device, 1987. 34(2): p. 160-169.

[10] I. Angelov, and N. Rorsman, ˝A New Empirical Nonlinear Model for HEMT and MESFET Devices˝, IEEE Trans Microwave Theory Tech, 1992. 40(12): p. 2258-2266.

[11] I. Angelov, and N. Rorsman, et al, ˝An Empirical table-Based FET Model˝, IEEE Trans Microwave Theory Tech, 1999. 47(12): p. 2350-2357.

[12] E. Byk, "Méthodes d’analyse couplés pour la modélisation de composants et modules millimétriques de forte puissance", Thèse de Doctorat, Université de Limoges, France, 2002.

[13] G. Six, "Optimisation d’une technologie 3D pour la réalisation de circuit intégrés millimétriques sur substrat de silicium", Thèse de Doctorat, Université de Lille, France 2004.

[14] G. Dambrine, A. Cappy, "A new method for determination the FET small-signal equivalent circuit", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 36, July 1988.

[15] M. Berroth, R. Bosh, "Broad-band determination of the FET small-signal equivalent circuit", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 38, July 1990.

[16] D. A. Freckey, ″Conversion between S, Z, Y, h ABCD and T Parameters which are valid of Complex Source and Load Impedance″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 42, February 1994.

[17] R. Anholt and S. Swirhun, ″Equivalent circuit parameter for cold GaAs MESFETs″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 39, July 1991.

[18] A. Caddemi, G. Crupi, N. Donato, ″Microwave characterization and modeling of packaged HEMTs by a direct extraction procedure down to 30K″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 55, April 2006.

[19] R. Anholt, S. Swirhun, "Measurement and analysis of GaAs MESFET parasitic capacitances″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 39, July 1991.

[20] A. G. Sobhi, ″ MMIC broadband low noise amplifier for SKA application″ PhD Thesis, University of Manchester, England, 2007.

[21] Y.A. Khalaf, ″Systmatic optimization technique for MESFET modeling″, PhD Thesis, University of Virginia, USA, 2000.

[22] Z. Hamaizia et al., ″Modélisation petit signal du transistor pHEMT et analyse des performances hyperfréquences″, 5th International Conference on Sciences of Electronics,

39

Technologies of Information and Telecommunications (SETIT09), March 22–26, Hammamet, Tunisia (2009).

[23] G. Chen, V. Kumar, R.S. Schwindt, I. Adesida, ″A low gate bias model extraction technique for AlGaN/GaN HEMTs″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 54, July 2006.

[24] P.M. White, R.M. Healty, ″Improved equivalent circuit for determination of MESFET and HEMT parasitic capacitances from cold FET measurements″, IEEE Microwave Guided Wave Lett., vol. 3, Dec. 1993.

[25] E. Chigaeva, W. Walth, D.Wiegner, M. Grôzing, F.Schaich, N. Wierser, M. Berroth,

″Determination of small signal parameters of GaN based HEMTs″, IEEE/Cornell Conf. of High Performance Devices, Cornell University, Ithaca, USA, 2000, pp. 115-122.

[26] K. Shirakawa, H. Oikawa, T. Shimura, Y. Kawasaka, Y. Ohasi, T. Saito, ″An approach to determining an equivalent circuit for HEMTs″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol.

43, March 1995.

[27] L.T. Wurtz, ″GaAs FET and HEMT small-signal parameter extraction from measured S-parameters″, IEEE Trans. Instrumentation Measurement, vol. 43, August 1994.

[28] B.S. Kim, S. Nam, K.S. Seo, ″Analytic intrinsic Model based parasitic extraction method for HEMTs″, Electronics Letters, vol. 30, June 1994.

[29] C. H. Oxley, M.J. Uren, ″Measurement of unity gain cutoff frequency and saturation velocity of a GaN HEMT transistor″, IEEE Trans. Electron Devices, vol.52, Feb. 2005.

[30] F. Lin, G. Kompa, ″FET model parameter extraction based on optimisation with multiplane data-fitting and bidirectional search - A new concept″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 42, July 1994.

[31] J. Mateos, T. Gonzalez, D. Pardo, S. Bollaert, T. Parenty, ″Design optimization of A1InAs-GaInAs HEMTs for low-noise applications″, IEEE Trans. Electron Devices, vol. 51, August 2004.

[32] J. Sik, B. Sung, S. Nam, ″A new method fort he determination of the extrinsic resistances of MESFETs and HEMTs from the measured S-parameters under active bias″, IEICE Trans.

Electron., vol. E85-C, March 2002.

[33] P. Pouvil, B. Zemour, D. Pasquet, J. Gaubert, ″Determination of source and drain parasitic resistance of HEMTs″, Electron Letters, vol. 28, March 1992.

[34] V. Cuoco, W.C.E Neo, L.C.N de Vreede, H.C. De Graaff, L.K. Nanver, K. Buisman, H.C.

Wu, H.F.F Jos, J.N. Burghartz, ″A new extraction technique for the series resistances of semiconductor devices based on the intrinsic properties of bias dependent Y parameters″, IEEE BCTM 2004.

[35] Yuhua Cheng et al , "A Physical and Scalable – Model in BSIM3v3 for Analog/Digital Circuit Simulation″ IEEE Trans. Electron Devices, vol. 44, no. 2, February 1997 277.

[36] Fukui, H., ″Design of Microwave GaAs MESFET’S for Broad-Band Low-Noise Amplifiers″, IEEE Trans. Microwave Theory Tech, vol. 27, 1979.

40

Chapitre 3