Modélisation compacte de transistors en technologie GaN pour la conception d’amplificateurs de puissance et de sources de fréquences.

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Modélisation compacte de transistors en technologie GaN pour la conception d’amplificateurs de puissance et de sources de fréquences.
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Physique
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
Xlim C2S2 Site de Brive. Campus Universitaire de Brive
Laboratoire d’accueil : XLIM/C2S2

Présentation de l’équipe de recherche
Le laboratoire Xlim (UMR CNRS 7252) et son département C2S2 (composants, circuit, signal et système haute fréquence) dispose de compétences reconnues au niveau international dans les domaines de la modélisation et de la caractérisation des circuits non linéaires micro-ondes. Il dispose d’une part d’outils de mesures à l’état de l’art pour caractériser les composants actifs et extraire des modèles non linéaires électrothermiques et en bruit basse fréquence implantables dans les logiciels de CAO des circuits non linéaires. Il dispose d’autre part de l’instrumentation et du savoir-faire nécessaires à la mesure des performances fonctionnelles des composants telles que la puissance, les spectres de bruit de phase et d’amplitude, le rendement électrique et la linéarité pour des signaux de test fort signal et des signaux complexes plus représentatifs de l’application télécommunication.

Résumé de la thèse en français
L’objectif est de développer un modèle non-linéaire de transistor HEMT de la technologie GaN, compact, électrothermique, avec sources de bruit, modulaire, utilisable pour toutes les conditions de fréquence et de puissance, permettant de prévoir les spectres de bruit et le facteur de bruit en grand signal, en tenant compte des effets dispersifs BF et de la thermique, à partir de caractérisations expérimentales. L’objet de ce travail est de proposer une synergie entre la caractérisation expérimentale, simulation physique aussi bien déterministe qu’aléatoire et la technologie. Ceci permettrait de répondre aux besoins de modélisation et de conception à différents niveaux qui peuvent être physique, composants circuits et sous-systèmes.

Résumé de la thèse en anglais
The scope of this work is to provide a highly accurate compact nonlinear model of GaN HEMTs transistors, electro thermal as well as noise model, modular, operating under frequency and power conditions, allowing to predict phase noise spectrum and noise figure. This will allow us to study the low frequency and thermal dispersion effects. The objective of this work is to propose a synergy between the experimental characterization, a deterministic as well as noise physics-based simulation and the semiconductor device technology. This would answer the requirements of modeling and design at different levels, which may be either physical, analog circuits or sub-systems

Description complète du sujet de thèse
Le travail pourra se décomposer en différentes tâches qui devront interagir.
– Mesures pulsées, I(V) et paramètres S,
– caractérisation électrothermique des composants
– Extraction des modèles compacts non linéaires déterministes des composants
– Simulation physique déterministe des composants
– Caractérisation des sources de bruit basse fréquence des composants en température
– Simulation physique du bruit BF et comparaison avec les mesures.
– Modélisation des principales sources de bruit stationnaires. Méthodologie d’extraction des modèles compacts
– Implémentation des modèles compacts de sources de bruit stationnaires dans un simulateur commercial de circuits non linéaires analogiques
– Réalisation de circuits pour validation du modèle compact

Objectifs scientifiques de la thèse
Développer un modèle de transistor cohérent du continu aux fréquences millimétriques, utilisable pour des puissances faibles à fortes et incluant à la fois la modélisation des sources de bruit basses et hautes fréquences, du comportement thermique et de la présence des pièges.
Synergie entre la caractérisation expérimentale, simulation physique déterministe/aléatoire et la technologie.

Compétences à l’issue de la thèse
Simulation physique déterministe/aléatoire couplée à la caractérisation expérimentale
Simulateurs commerciaux de circuit non linéaire analogique
Conception de circuits.

Mots clés (séparés par des virgules)
Transistors RF GaN,HEMTS, MOSFETS, physique des composants, simulation physique et électrique, caractérisation expérimentale, bruit BF et HF.
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
Electronique analogique RF et microondes, Physique des semi-conducteurs, Simulateurs physiques (Sentaurus et/ou silvaco), Caractérisation expérimentale. Paramètres S], AlGaN/GaN HEMT, MOSFET. Savoir travailler en équipe. Maitrise de l’anglais indispensable.

Modalité de dépôt des candidatures
Envoi du CV aux responsables:
Jean-christophe Nallatamby et Michel Prigent.
jean-christophe.nallatamby@xlim.fr
michel.prigent@xlim.fr

Directeur de thèse
M.Michel Prigent
16, rue Jules Vallès
19100 BRIVE
Adresse mail du directeur de thèse : [michel.prigent@xlim.fr

Téléphone Directeur de thèse : 0555867323

Co-directeur de thèse
M.Jean-Christophe Nallatamby
16, rue Jules Vallès
19100 BRIVE
Adresse mail du co-directeur de thèse : jean-christophe.nallatamby@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0555867323
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Avec quelle thématique du comité de pilotage avez vous pris contact :

  • Thème 2: Composants
  • Thème 4: Modélisation

Thèse pour Action transverse : NON

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