Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1185-1198 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023070118500

Modélisation bidimensionnelle dynamique du transistor à effet de champ MESFET : application à la conception de profils optimisés pour fonctionnement en faible bruit

F. Heliodore¹, G. Salmer¹, Y. Druelle¹, M. Lefebvre¹ et O. El Sayed<sup>2

1</sup>  Université des Sciences et Techniques de Lille Flandres Artois UA 287 CNRS Bâtiment P4 59655 Villeneuve D'Ascq Cedex, France
²  Department of Electronics, Cairo University, Cairo, Egypt

Abstract
A GaAs MESFET model, based on the two dimensional resolution of the semiconductor hydrodynamic equations, is presented. It includes a carrier energy relaxation equation, allowing to account for non stationary electron dynamic effects. It is shown that it is possible to obtain an accurate determination of the main equivalent circuit elements by using transient response and fast Fourier transform. This model is systematically used to study the influence of doping profile on device characteristics and the expected performances. The potential interest of burried channel devices is clearly shown under large signal and low noise conditions respectively. These conclusions are confirmed by experiment.

Résumé
Un modèle de simulation numérique de transistor à effet de champ basé sur une résolution bidimensionnelle des équations des semiconducteurs est présenté. Il inclut les effets de dynamique non stationnaire et permet l'étude du comportement des composants tant en régime statique que dynamique (petit et grand signal, impulsionnel). Il est montré comment on peut accéder aux paramètres caractéristiques du régime petit signal, grâce à l'utilisation d'une transformation de Fourier rapide. Ce modèle est utilisé pour étudier l'influence du profil de dopage sur les éléments caractéristiques du comportement des composants et sur leurs performances potentielles. Il permet de mettre en évidence l'intérêt des composants à canal enterré tant pour l'amplification de puissance que pour l'amplification faible bruit, ce qui est clairement confirmé par les premiers résultats de l'étude expérimentale.

PACS
1350F - Solid state microwave circuits and devices.
2550B - Semiconductor doping.
2560B - Semiconductor device modelling and equivalent circuits.
2560S - Other field effect devices.

Key words
doping profiles -- electron device noise -- equivalent circuits -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- Schottky gate field effect transistors -- semiconductor device models -- solid state microwave devices -- 2D dynamic simulation -- nonstationary electron dynamic effects -- large signal conditions -- microwave device -- MESFET model -- semiconductor hydrodynamic equations -- carrier energy relaxation equation -- equivalent circuit elements -- transient response -- fast Fourier transforms -- doping profile -- buried channel devices -- low noise conditions -- GaAs