Caracterización y modelado de dispositivos semiconductores para aplicaciones nolineales de alta frecuencia

• Autores: Aarón García Luque
• Directores de la Tesis: María Teresa Martín Guerrero (dir. tes.), Francisco Javier Mata Contreras (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Málaga ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jose Angel García Garcia (presid.), Mario Pérez Escribano (secret.), M. J. Madero Ayora (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Telecomunicación por la Universidad de Málaga
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Física
    • Electrónica
      • Circuitos
    • Física del estado sólido
      • Semiconductores
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RIUMA
• Resumen

  • Tras la introducción a algunas de las técnicas de modelado nolineal más utilizadas en el contexto de la radiofrecuencia actual para la caracterización de dispositivos activos, en esta Tesis Doctoral se presenta una estrategia analítica para la construcción de un circuito equivalente para un diodo en condiciones de gran señal y alta frecuencia. En concreto, se ha detallado cómo este modelo nolineal del diodo puede ser obtenido a partir de las formas de onda de tensión y corriente en terminales como respuesta a una medida de onda continua. Esta técnica de extracción, cuya formulación relaciona los coeficientes espectrales de las funciones de estado del nuevo circuito presentado, no solo se limita al plano intrínseco, sino que incluye una metodología basada en parámetros S para la estimación de una red extrínseca específica, clave en el modelado para alta frecuencia de los efectos no deseados asociados al encapsulado. La solución propuesta ha demostrado cómo el circuito equivalente cuasiestático puede ser extendido a una versión nocuasiestática a partir de una definición de carga eléctrica nocuasiestática de primer orden, con el propósito de caracterizar las constantes de tiempo que aparecen en los dispositivos semiconductores cuando varían instantáneamente las tensiones de control. Los modelos extraídos han sido analíticamente formulados e implementados en una herramienta de simulación para poder comparar sus prestaciones con varios varactores y un diodo Schottky comercial. Varios estudios experimentales en diversas condiciones de frecuencia, potencia y polarización han evidenciado la capacidad de los circuitos extraídos para extrapolar más allá del rango original de caracterización y han verificado las ventajas de la respuesta del modelo nocuasiestático sobre el cuasiestático y otros modelos comerciales del fabricante, especialmente, a medida que aumenta la frecuencia de trabajo. Finalmente, la fabricación de un prototipo de oscilador controlado por tensión basado en uno de los varactores modelados ha justificado que la alternativa nocuasiestática, la cual considera los tiempos de relajación en el dispositivo, es la opción válida para estimar satisfactoriamente la variación de la frecuencia de salida ante cambios instantáneos en la tensión de sintonía que controla dicha arquitectura.