INTRODUCTION AUX MICRO ONDES

GaN 3.4 3 1000 1.5x10 7 1.3
SiC 3.3 2.2 560 2x10 7 3.7
Les paramètres électroniques qui présentent le plus d'intérêt sont les
caractéristiques de transport de charges (trous et électrons). Dans le domaine des
faibles champs électriques, les porteurs libres sont en équilibre thermodynamique
avec le réseau et leur vitesse moyenne est proportionnelle au champ électrique.
En d'autres termes, la mobilité des porteurs est indépendante du champ
électrique
r r
et la vitesse de dérive s'écrit simplement :
V = ± μ0E
Avec :
qτ
μ 0 = *
m
τ : temps de relaxation et m* : masse effective.
La vitesse de dérive des porteurs présente une valeur maximale Vsat obtenue
pour une valeur critique du champ électrique notée Ec. La valeur du champ
électrique, pour laquelle se produit la saturation de la vitesse de dérive, est très
importante puisqu'elle traduit les phénomènes d'accélération des porteurs jusqu'au
régime de saturation. La vitesse de saturation pour les semi-conducteurs à grand
gap est considérablement plus élevée que celle du silicium ou de l'arséniure de
gallium. Ce qui permet d'obtenir de forts courants DC et RF pour les transistors
MESFETs SiC.
Lorsque le champ électrique devient important, les interactions des porteurs avec
les vibrations du réseau entraînent une diminution de la mobilité des porteurs. Cette
diminution de la mobilité se traduit par une variation non linéaire de la vitesse de
dérive des porteurs :
r r
V = ± μ(
E)
E
Avec :
0 ( E)
=
E
1 +
V
μ
μ
sat
La mobilité des électrons (µn) et des trous (µp) sont des paramètres physiques
prépondérants pour les dispositifs microondes. En particulier, ils influent sur les
performances RF, la transconductance (Gm) et le gain en puissance des transistors
MESFETs de puissance.
Le champ électrique critique et la conductivité thermique sont les paramètres
physiques d'un semi-conducteur qui fixent les performances en termes de puissance
maximum d'un composant actif. De plus, le champ électrique d'avalanche fixe la
limite fondamentale de fonctionnement d'un composant de puissance.
Le Carbure de Silicium, de part sa grande largeur de bande interdite, présente un
fort champ électrique d'avalanche de l'ordre de 2.106 V/cm. Avec un tel champ de
claquage, il devient alors possible d'appliquer aux transistors MESFETs SiC de fortes