Simulation hydrodynamique bidimensionnelle des transistors à effet de champ à gaz bidimensionnel d'électrons PDF Download
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Book Description
Ce travail est relatif a des developpements originaux d'une methode de simulation numerique bidimensionnelle de transistors a effet de champ a gaz bidimensionnel d'electrons (hemt). L'objectif poursuivi est, grace a l'utilisation de ce modele, d'ameliorer la comprehension du fonctionnement physique de ces composants et de faciliter leur optimisation en vue d'une utilisation comme elements de puissance microondes. En effet, vu le grand nombre de parametres a considerer, seule une simulation physique precise permet d'apporter des elements decisifs pour cette optimisation. Le modele est base sur la resolution numerique bidimensionnelle des equations generales dites hydrodynamiques dans les semiconducteurs. L'auteur y introduit la prise en compte de nouveaux effets tels que ceux lies a la quantification, l'ionisation par choc et l'avalanche. Ce modele a ete utilise d'une part pour une comparaison des performances et des caracteristiques des hemt conventionnels et des hemt pseudomorphiques (couches actives en gainas). Pour ces derniers, l'influence d'un grand nombre de parametres technologiques a ete etudiee (longueur de grille, configuration de la zone creusee, etc). L'auteur a montre qu'il existait des oscillations parasites dans les structures planaires qui peuvent apporter des limitations importantes aux performances de ces composants et, pour la premiere fois pour ce type de modele, a mis en evidence clairement les phenomenes de claquage lies aux effets d'ionisation par choc et d'avalanche.
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Ce travail est relatif a des developpements originaux d'une methode de simulation numerique bidimensionnelle de transistors a effet de champ a gaz bidimensionnel d'electrons (hemt). L'objectif poursuivi est, grace a l'utilisation de ce modele, d'ameliorer la comprehension du fonctionnement physique de ces composants et de faciliter leur optimisation en vue d'une utilisation comme elements de puissance microondes. En effet, vu le grand nombre de parametres a considerer, seule une simulation physique precise permet d'apporter des elements decisifs pour cette optimisation. Le modele est base sur la resolution numerique bidimensionnelle des equations generales dites hydrodynamiques dans les semiconducteurs. L'auteur y introduit la prise en compte de nouveaux effets tels que ceux lies a la quantification, l'ionisation par choc et l'avalanche. Ce modele a ete utilise d'une part pour une comparaison des performances et des caracteristiques des hemt conventionnels et des hemt pseudomorphiques (couches actives en gainas). Pour ces derniers, l'influence d'un grand nombre de parametres technologiques a ete etudiee (longueur de grille, configuration de la zone creusee, etc). L'auteur a montre qu'il existait des oscillations parasites dans les structures planaires qui peuvent apporter des limitations importantes aux performances de ces composants et, pour la premiere fois pour ce type de modele, a mis en evidence clairement les phenomenes de claquage lies aux effets d'ionisation par choc et d'avalanche.
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Ce travail est axé sur la simulation des FETs pour l'amplification de puissance hyperfréquence. Dans ce but, 'nous .avons développé des modèles de type hydrodynamique bidimensionnel pour analyser le phénomène de claquage par avalanche dans les pHEMTs sur GaAs, ainsi que pour étudier les HEMTs AlGaN/GaN. Ces modèles sont des outils précis qui permettent d'analyser des composants de puissance dont les topologies sont proches des structures réelles. La confrontation des résultats théoriques avec ceux issus des mesures s'avère être très satisfaisante. L'étude du pHEMT sur GaAs, nous a permis de comprendre le mécanisme de claquage par avalanche dans ce type de composant. Ainsi, le pHEMT à double recess de grille et à deux plans de dopage constitue la structure la mieux adaptée pour l'amplification de puissance hyperfréquence. Le modèle adapté pour étudier les HFETs AlGaN/GaN, permet de montrer les excellentes potentialités de cette filière dans le domaine de l'amplification de puissance.
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Le developpement ou l'amelioration des nouvelles filieres de transistor a effet de champ hyperfrequence ne peut s'envisager sans l'appui de la modelisation physique qui permet la predetermination des caracteristiques et l'optimisation des structures. Le travail que nous presentons a pour objet l'elaboration d'un modele physique bidimensionnel qui prend en compte les effets physiques specifiques induits par une faible longueur de grille et la presence d'heterojonctions. Dans la premiere partie, un tour d'horizon des differents modeles susceptibles de prendre en compte les phenomenes physiques rencontres dans les composants destines a l'amplification de puissance en gamme millimetrique est effectue. Une attention particuliere est portee aux modeles hydrodynamiques semi-classique ou a correction quantique qui font l'objet de ce travail. Les methodes numeriques utilisees pour resoudre ce type de modele sont alors decrites de maniere approfondie. Dans la partie suivante, les resultats de la simulation d'un mesfet gaas a recess de grille sont presentes. Ils mettent en evidence l'influence d'une part des methodes numeriques utilisees et d'autre part des termes inertiels de l'equation du moment lorsque la longueur de grille diminue. Enfin, la derniere partie de ce travail est consacree a la simulation d'un transistor a effet de champ a heterojonctions : le lm-hemt sur inp. Plusieurs types de modeles d'heterojonction sont compares : le modele de champ electrique equivalent et des modeles thermoioniques. A cette occasion, leurs associations avec les modeles hydrodynamiques sont largement developpees.
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L'IDEE DIRECTRICE DE CE TRAVAIL EST DE POUVOIR PROPOSER UN MODELE ANALYTIQUE DU HEMT, PRENANT EN COMPTE LE PLUS DE PHENOMENES PHYSIQUES, TOUT EN ALLIANT LA SIMPLICITE NECESSAIRE A L'UTILISATION EN CAO. CE MODELE PERMET DE SIMULER LES VARIATIONS DES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DU HEMT/TEGFET EN FONCTION DE CERTAINS PARAMETRES GEOMETRIQUES ET PHYSIQUES DE CE COMPOSANT. NOTRE ETUDE EST PARTAGEE EN SEPT PARTIES SUIVIES D'UNE CONCLUSION. LES DEUX PREMIERS CHAPITRES FORMENT UNE INTRODUCTION AU SUJET ET SERVENT A FAIRE APPARAITRE LES PHENOMENES PHYSIQUES ESSENTIELS QUI GOUVERNENT LE COMPORTEMENT ELECTRIQUE DU HEMT. DANS LE TROISIEME CHAPITRE, NOUS EXPLIQUONS COMMENT LA CONCENTRATION DU GAZ ELECTRONIQUE BIDIMENSIONNEL PEUT ETRE MODULEE PAR UNE TENSION DE GRILLE. LES CHAPITRES QUATRE ET CINQ CONSTITUENT LE CUR DE L'OUVRAGE. POUR SIMULER LE COURANT PARASITE QUI CIRCULE DANS LA COUCHE D'ALGAAS, SOUS FORTES TENSIONS DE GRILLE, ON INTRODUIT LA NOTION MESFET PARASITE. LE QUATRIEME CHAPITRE SE RAPPORTE A L'ETABLISSEMENT D'UN MODELE ANALYTIQUE PERMETTANT D'OBTENIR LE RESEAU DE CARACTERISTIQUES STATISTIQUES DU HEMT DANS L'HYPOTHESE DES TENSIONS DE GRILLE PAS TROP ELOIGNEES DU PINCEMENT DE SORTE QUE LA COUCHE D'ALGAAS PUISSE ETRE CONSIDEREE TOUJOURS COMPLETEMENT DESERTEE. EN S'INSPIRANT DES MODELES NUMERIQUES BIDIMENSIONNEL DE LA LITTERATURE, JE ME DONNE DES PROFILS DE VARIATIONS TYPES, POUR LE CHAMP ELECTRIQUE LONGITUDINAL, POUR LA VITESSE DES ELECTRONS DANS LE CANAL ET POUR L'EPAISSEUR DU CANAL. DANS LE CHAPITRE CINQ, NOUS AVONS REPRIS L'APPROCHE EFFECTUEE PRECEDEMMENT EN Y INCLUANT LES TENSIONS DE GRILLE POUR LESQUELLES, UN CANAL PARASITE VIENT EN PARALLELE SUR LE CANAL CONSTITUE PAR LE GAZ ELECTRONIQUE DANS LE GAAS. MOYENNANT CERTAINES SIMPLIFICATIONS, ON PEUT REPRENDRE L'EXPRESSION DU CHAPITRE QUATRE, DONNANT LA TENSION DRAIN-SOURCE, EN DECALANT LA TENSION DE GRILLE D'UNE CERTAINE GRANDEUR, A PARTIR D'UN CERTAIN SEUIL. NOUS ETABLISSONS ENFIN LA RELATION DONNANT LA CHARGE SOUS LA GRILLE. LES ELEMENTS PETITS SIGNAUX SONT CALCULES AU CHAPITRE SIX. DANS LE CHAPITRE SEPT, NOUS CONFRONTONS LA THEORIE AVEC L'EXPERIENCE ET VALIDONS AINSI NOTRE MODELE. EN CONCLUSION, NOUS ENVISAGEONS DES EXTENSIONS A NOTRE MODELE
Author: Tarek Ahmad-Shawki Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 186
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L'auteur présente un nouveau modèle de transistor à effet de champ à hétérostructure et à grille submicronique. Il est basé sur la résolution bidimensionnelle des équations fondamentales des semiconducteurs déduites de l'équation de transport de Boltzmann et incluant les effets de relaxation du moment et de l'énergie. Il décrit les phénomènes physiques essentiels qui conditionnent le transfert électronique dans ces structures et discute la validité des équations qu'il utilise pour les représenter. Il développe largement l'éventail des méthodes numériques nouvelles mises en oeuvre pour leur résolution. Grâce à ce modèle, validé par l'expérience, il met en évidence l'influence de nombreux phénomènes physiques sur le comportement et les performances de composants. Il aboutit à des règles d'optimisation, particulièrement utiles pour la conception des nouveaux dispositifs pour les gammes millimétriques.
Author: David Adler Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 1489922601 Category : Science Languages : en Pages : 448
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The Institute for Amorphous Studies was founded in 1982 as the international center for the investigation of amorphous mate rials. It has since played an important role in promoting the und er standing of disordered matter in general. An Institute lecture series on "Fundamentals of Amorphous Materials and Devices" was held during 1982-83 with distinguished speakers from universities and industry. These events were free and open to the public ,and were attended by many representatives of the scientific community. The lectures themselves were highly successful inasmuch as they provided not only formal instruction but also an opportunity for vigorous and stimulating debate. That last element could not be captured within the pages of a book I but the lectures concentrated on the latest advances in the field I which is why their essential contents are he re reproduced in collective form. Together they constitute an interdisciplinary status report of the field. The speakers brought many different viewpoints and a variety of back ground experiences io bear on the problems involved I but though language and conventions vary I the essential unity of the concerns is very clear I as indeed are the ultimate benefits of the many-sided approach.
Author: Khaled Sherif
Author: Khaled Sherif
Author: Majda Elkhou
Author: Jean-David Delemer
Author: BOUBEKEUR.. ZEMOUR
Author: Tarek Ahmad-Shawki
Author: David Adler