Modélisation électrothermique de transistors MESFET SiC et optimisation d'une architecture Doherty pour l'amplification de puissance à haut rendement

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

amplificateurs, polarisation, modèles et modélisation, transistors, semiconducteurs

Mots-clés

Amplificateurs de puissance - Thèses et écrits académiques,

Carbure de silicium - Thèses et écrits académiques,

Transistors à effet de champ - Thèses et écrits académiques

Dans un premier temps, une description technologique du Carbure de Silicium et le développement d'un modèle physique analytique electrothermique de transistors MESFET SiC a été effectué. Ce modèle permet de prendre en compte les paramètres physiques, géométriques et l'état thermique du composant. Il a été intégré dans un environnement de CAO des circuits. La comparaison de mesures en puissance de type " Load-Pull " et de simulations non-linéaires sous ADS a permis de valider ce modèle. Cette filière technologique présente des potentialités intéressantes pour des applications de forte puissance. Les performances en puissance des amplificateurs peuvent être améliorées, notamment pour des niveaux d'utilisation différents ou des enveloppes variables, à condition de rechercher des techniques d'amélioration des performances en terme de rendement électrique et de linéarité. Le deuxième objectif de ce travail est l'optimisation d'une architecture Doherty deux étages pour l'amplification de puissance. La définition d'une méthodologie de conception propre à cette technique et la mise en œuvre de solutions innovantes pour la réalisation du circuit de charge a permis d'obtenir un haut rendement en puissance ajoutée pour des niveaux de puissance d'entrée différents. Compte tenu de résultats très encourageants obtenus, nous avons montré que la plage d'amélioration du rendement pouvait être augmentée grâce à une gestion dynamique de l'amplificateur par le biais de la polarisation de grille de l'amplificateur auxiliaire en fonction du niveau d'entrée. Pour vérifier l'intérêt de cette méthode, un amplificateur hybride de puissance a été conçu avec des transistors MESFET en technologie AsGa à 900 MHz. Un système de détection d'enveloppe et de commande de la polarisation de l'amplificateur a été développé. Différentes comparaisons expérimentales avec ou sans le système de commande de la polarisation de l'amplificateur ont validé l'intérêt de la méthode développée.