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Circuit intégré monolithique hyperfréquences
Figure 1 : Un module amplificateur de puissance GaAs-MeSFET en technologie MMIC Circuit intégré monolithique hyperfréquencesLa technique du circuit intégré monolithique hyperfréquences, souvent connu par son sigle anglophone de MMIC, est un circuit intégré constitué par l’association sur un même support de plusieurs éléments actifs et passifs reliés par des lignes de transmissions à bandes ou à fentes. On peut de cette manière réaliser des fonctions simples telles qu’un amplificateur, un oscillateur, un mélangeur, ou des fonctions plus complexes. Les MESFET (MEtal Semiconductor Field Effect Transistor) à l’arséniure de gallium (GaAs) sont un type de MMIC qui est souvent utilisé dans les amplificateurs de puissance à semi-conducteurs.
TechnologieBande de fréquencesCommentaires Tableau 1 : Survol des MMIC en 2003. En règle générale, les dispositifs à semi-conducteurs discrets, tels que les transistors de puissance, ne peuvent pas être connectés en parallèle sans problème. De légères différences dans leur conductivité peuvent entraîner la domination d’un transistor, qui chauffera davantage, conduira mieux et finira par tomber en panne. Cependant, si ces transistors sont fabriqués avec une grande précision sur le même substrat monolithique, tous les transistors ont des propriétés cohérentes. Cela permet de réaliser des connexions parallèles.
Bande de Bande de Bande Bande Bande de Bande de Figure 2 : Modèle de bande d’une diode tunnel.
Bande de Bande de Bande Bande Bande de Bande de Figure 2 : Modèle de bande d’une diode tunnel. Arséniure de gallium (GaAs)L’arséniure de gallium (GaAs) est un composé binaire des éléments gallium et arsenic et constitue donc un matériau semi-conducteur III-V important. Un semi-conducteur III-V est défini comme un semi-conducteur composé constitué d’un élément du groupe III (par exemple, le bore, l’aluminium, le gallium, l’indium) et d’un élément du groupe V (par exemple, l’azote, le phosphore, l’arsenic, l’antimoine) du tableau périodique. En raison de leur bande interdite plus large (voir figure 2), les dispositifs GaAs sont relativement insensibles à la surchauffe et, en particulier à hautes fréquences, ont également tendance à générer moins de bruit dans les circuits électroniques que les dispositifs en silicium. Grâce à sa puissance élevée et à sa large gamme de fréquences, l’arséniure de gallium est utilisé dans les circuits MMIC intégrés pour les amplificateurs de puissance dans les modules de transmission/réception des antennes actives ou comme modules amplificateurs dans les transmetteurs à antennes passives. La production de masse a permis de réduire le prix initialement très élevé, de sorte que ces circuits peuvent également être utilisés dans les communications mobiles.
Figure 3 : MESFET haute puissance en technologie MMIC avec couvercle retiré
Figure 3 : MESFET haute puissance en technologie MMIC avec couvercle retiré Nitrure de gallium (GaN)Le nitrure de gallium (GaN) est un composé binaire de gallium et d’azote. C’est également un semi-conducteur III-V à large bande interdite, qui offre une densité de puissance plus élevée et un meilleur rendement que les MOSFET et les transistors bipolaires traditionnels en silicium. Le GaN conduit l’électricité plus efficacement que le silicium pur, réduit les pertes de puissance et minimise le besoin de composants de refroidissement. Il permet de créer des systèmes plus petits et plus légers en concentrant plus de puissance dans un espace plus réduit. Une efficacité particulièrement élevée dans les systèmes solaires est obtenue en fabriquant des modules solaires avec la technologie GaAs et en utilisant des circuits à base de GaN dans les convertisseurs de puissance. Auteur : Christian Wolff,
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