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Fully Integrated Digital GaN-based LSK Demodulator for High-Temperature Applications

Ahmad Hassan, Mostafa Amer, Yvon Savaria et Mohamad Sawan

Article de revue (2020)

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Abstract

We present the first Gallium Nitride (GaN)-based demodulator system dedicated to demodulating Load-Shift Keying (LSK) modulated signals that can operate at high temperature (HT). GaN500 technology is adopted to implement the proposed demodulator. Stable DC output characteristics of epitaxial AlGaN/GaN Heterojunction Field Effect Transistors (HFETs) operating at up to 500◦C enable designing HT ICs. Conventional digital gates such as inverters, NAND2, NAND3, delay elements and a D Flip-Flop are employed to implement the proposed demodulator. The demodulation system is fabricated on a 2.67 mm² silicon carbide (SiC) substrate and experimentally validated at 160◦C, whereas the building blocks (inverters and NANDs) show a stable operation at HT up to 400◦C. A minimum of 1 V amplitude difference can be detected between the high voltage level (HVL = ±5 V) and low voltage level (LVL = ±4 V) of an applied LSK modulated signal to recover transmitted digital data. Two high-voltage supply levels (±14 V) are required to operate the system. Its total power consumption is 3.4 W.

Mots clés

High-temperature ICs; GaN500 HFET; GaN demodulation system; high-temperature digital ICs; wireless sensor; GaN high-temperature characterization

Sujet(s): 2500 Génie électrique et électronique > 2500 Génie électrique et électronique
Département: Département de génie électrique
Centre de recherche: GR2M - Groupe de recherche en microélectronique et microsystèmes
Organismes subventionnaires: CRSNG/NSERC, CMC Microsystems, National Research Council of Canada, SAFRAN, AIRBUS Defence and Space
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/45913/
Titre de la revue: IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs (vol. 67, no 9)
Maison d'édition: IEEE
DOI: 10.1109/tcsii.2020.3010094
URL officielle: https://doi.org/10.1109/tcsii.2020.3010094
Date du dépôt: 18 avr. 2023 15:00
Dernière modification: 08 avr. 2024 10:33
Citer en APA 7: Hassan, A., Amer, M., Savaria, Y., & Sawan, M. (2020). Fully Integrated Digital GaN-based LSK Demodulator for High-Temperature Applications. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 67(9), 1579-1583. https://doi.org/10.1109/tcsii.2020.3010094

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