Chapitre 1 Les transistors à effet de champ à hétérojonction
1.5 Les performances des transistors (facteurs de mérites)
Les applications analogiques exigent des composants fournissant suffisamment de puissance à haute fréquence pour réaliser des circuits à gain en puissance supérieure à l’unité. Les facteurs de mérites sont le gain en puissance, la fréquence de transition FT, la fréquence maximale d’oscillation Fmax, le facteur de bruit minimum NFmin du composant et la linéarité [8, 15, 16].
Il est nécessaire de définir les notions de puissances et de gain utilisés ainsi que certains facteurs de mérite qui caractérisent les composants en hyperfréquence, en régime petit signal.
Les fréquences caractéristiques sont généralement basées sur la notion des paramètres de répartition (paramètres S) et sur la notion du schéma électrique équivalent.
Les paramètres S et le schéma électrique équivalent ne sont pas explicités dans ce paragraphe, mais dans le chapitre 2.
Les HEMTs se caractérisent également par deux autres paramètres généraux, la fréquence de transition et la fréquence maximale d’oscillation ; ainsi les performances en gain [6].
1.5.1 Gains hyperfréquences des transistors
La Figure 1.4 illustre un composant dont l’entrée est reliée à un générateur d’amplitude Egen et d’impédance ZS et chargé sur une impédance ZL. On considère un réseau à deux ports connecté à l’impédance ZS et l’impédance ZL, on délivre les expressions pour trois types de gain en fonction des paramètres S du réseau et les coefficients de réflexion de la source et de la charge ΓS et ΓL et le coefficient de réflexion d’entrée.
Gain en puissance : c’est le rapport de la puissance absorbée par la charge sur la puissance absorbée par le composant :
ino
Le gain transducteur : c’est le rapport de la puissance absorbée par la charge sur la puissance disponible à l’entrée du composant :
avs
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Gain en puissance disponible : Le gain de transfert maximum est obtenu lorsque l’amplificateur est adapté en entrée et en sortie. On appelle également ce gain "Gain disponible" ou "Available Gain".
Figure 1.4 : Composant excité par un générateur d’impédance Zgen et chargé sur une impédance Zch.
1.5.2 Fréquence de transition
La fréquence de transition FT détermine la rapidité du transistor et à la fréquence pour laquelle le module du gain en courant est égal à 1, définie pour le transistor intrinsèque (transistor sans ses éléments d’accès),
La fréquence de transition peut être déduite du schéma électrique équivalent hyperfréquence d’un transistor HEMT; elle est donnée par :
)
1.5.3 La fréquence maximale d’oscillation
La fréquence maximale d’oscillation Fmax caractérise en général la qualité de la technologie.
Elle correspond à la fréquence maximale d’utilisation du transistor, pour laquelle le gain en puissance est égal à 1. Cette fréquence est donnée par la formule suivante :
)
Au delà de Fmax le transistor devient passif.
14 1.6 Récapitulation
Dans ce chapitre on a rappelé le principe de fonctionnement des transistors à effet de champ à hétérojonction tel que HEMT et le pHEMT ainsi que leur structure physique. En effet la forte mobilité des électrons dans ces transistors permet un fonctionnement dans des fréquences élevées. On a aussi présenté dans ce chapitre les différents effets parasites et les bruits qui peuvent affecter les transistors à effet de champ puisque qu’ils sont les mieux adaptés aux applications faible bruit.
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