Caracterisation et modelisation du bruit basse frequence des composants bipolaires et a effet de champ pour applications micro-ondes

Abdelali Rennane (1)

1 LAAS - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes

This thesis deals mainly with electrical noise in microwave silicon germanium (SiGe) and gallium nitride (GaN) field effect transistors (HEMT's) and SiGe heterojunction bipolar transistors (HBT's). The organisation of this memory is as follows, in first chapter, we remember the important properties of excess noise sources encountered in these type devices. In addition, we describe the measurement set-ups used for static and noise characterization. In the second and third chapters, a thoroughful analysis of the noise dependence on frequency, bias, and geometry of both SiGe and GaN HEMT's, has been carried out, specifically, the input and output current noise sources respectively iG and iD and their correlation. This in combination with static characterization, allowed to identify the different noise sources present in these devices and their supposed origin. The last chapter deals with noise SiGe HBT's. Firstly, the dependence of SiGe HBTs low frequency noise (LFN) versus bias, geometry, and germanium fraction (Ge fraction) has been established. Secondly, the large impact of thermal stress on SiGe HBT's LFN has been shown clearly.

Le travail presente dans ce memoire a pour objet principal l'etude des phenomenes de bruit du fond electrique basse frequence dans des transistors pour applications micro-ondes de type effet de champ (HEMT) sur SiGe et GaN ainsi que de type bipolaire a heterojonction (TBH) a base de silicium-germanium (SiGe). Dans un premier chapitre nous rappelons les caracteristiques et proprietes essentielles des sources de bruit en exces que l'on rencontre generalement dans ce type de composants et proposons une description des bancs de mesure de bruit mis en oeuvre. Dans les deuxieme et troisieme chapitres, nous proposons une analyse detaillee de l'evolution du bruit observe en fonction de la frequence, de la polarisation, et de la geometrie sur des HEMTs des deux familles technologiques SiGe et GaN. Nous avons en particulier etudie les deux generateurs de bruit en courant en entree et en sortie respectivement iG et iD ainsi que leur correlation. Ceci nous a permis, en nous appuyant aussi sur l'analyse des caracteristiques statiques des transistors, d'identifier les diverses sources de bruit en exces presentes dans ces composants et de faire des hypotheses sur leurs origines. Le dernier chapitre est consacre aux TBHs a base de SiGe. Dans une premiere partie nous etablissons comment varie le bruit basse frequence de TBHs, fabriques par un premier constructeur, en fonction de la polarisation, de la geometrie et de la fraction molaire de germanium. Dans une seconde partie nous mettons en evidence, d'apres nos observations effectuees sur des TBHs fabriques par un second constructeur, l'impact important sur le bruit BF de stress thermiques appliques sur ce type de composants.

Mots clés: SiGe; GaN; Transistors a haute mobilite electronique; Transistors bipolaires a heterojonction; Bruit Basse Frequence (bruit BF); Bruit de Phase residuel; Modele electrique de bruit; High Electronic Mobility Transistor (HEMT's); Heterojunction Bipolar Transistor (HBT's); Low Frequency Noise (LFN); Residual Phase Noise; Noise electrical model

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Abdelali Rennane. Caracterisation et modelisation du bruit basse frequence des composants bipolaires et a effet de champ pour applications micro-ondes. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00009299⟩