Nouveau modèle analytique du transistor à effet de champ à grille métallique sur Arséniure de Gallium en régime de saturation : application à la modélisation des caractéristiques électriques sous l'action d'un flux lumineux
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
A new analytical model is proposed for the gallium arsenide field effect transistor (MESFET) in the saturation region. When the frequency is less than 1 GHz, the model provides the static characteristics and the extrinsic elements of the equivalent scheme. The model is based on an approximate quadratic form for the depletion region when electron velocity reaches up to the saturation velocity. The potential in the channel is given by the solution of Poisson's equation by taking into account the variation of the electron density inside it. Main physical phenomena like edge effects, overshoot velocity and the carrier injection in the buffer layer are taken into account. Theoretical and experimental results for the I-V characteristics, transconductance, output conductance, gate-source capacitance and gate-drain capacitance are made on submicrometre gat MESFET without and under illumination when the photon energy is greater than the gap bandwidth of the semiconductor. Applications of photo effects in MESFET are given with the design of MESFET amplifier and oscillator controlled by the light.
Abstract FR:
Un nouveau modèle analytique du transistor à effet de champ à grille métallique sur arséniure de gallium (MESFET) est présenté dans ce mémoire. Il permet la détermination des caractéristiques statiques et des éléments du schéma électrique équivalent extrinsèque aux fréquences inférieures à 1GHz. Le modèle est basé sur l'approximation quadratique de la forme de la zone dépeuplée sous la grille en régime saturé. La différence de potentiel dans le canal conducteur est donnée par la solution de l'équation de Poisson en tenant compte de la variation de la densité d'électrons libres dans celui-ci. Les phénomènes physiques fondamentaux tels que les effets de bord, de survitesse, ainsi que l'injection des électrons dans la couche tampon sont pris en compte dans cette étude. La validation du modèle est faite par comparaison entre simulation et expérience, pour les caractéristiques courant-tension, et pour les éléments du schéma électrique équivalent extrinsèque d'un MESFET à grille submicronique dans l'obscurité. Les variations théoriques et expérimentales des caractéristiques électriques du transistor en fonction de la puissance lumineuse sont ensuite étudiées lorsque le MESFET est soumis à un flux lumineux dont l'énergie est supérieure à la largeur de la bande interdite du matériau. Enfin, les applications des effets photoélectriques dans le MESFET sont illustrées par la réalisation d'un amplificateur et d'un oscillateur à commande optique.