• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.346-347
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• 2019

본 논문에서는 3.3 [kW] on-board charger (OBC) 용 phasw-shifted full-bridge (PSFB) 컨버터의 고효율 및 고전력 밀도 달성을 위한 스위칭 주파수 설계 방안을 제안한다. 스위칭 주파수에 따라 달라지는 손실 양상 및 전력 밀도에 대해 분석하기 위해 각 스위칭 주파수 별 반도체 소자 손실과 수동 소자 손실을 계산하고, 수동 소자의 부피 변화에 따른 전력밀도 변화를 분석한다. 분석 결과를 바탕으로 고효율 및 고전력밀도 달성을 위한 시스템 설계 포인트를 선정하고 시뮬레이션을 통하여 설계 결과를 검증한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1153-1154
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• 2007

본 논문에서는 DC/DC 컨버터의 병렬운전에 사용되는 전류분할(current sharing)기법과 시분할(time sharing)기법을 비교.분석하였다. 고전력 전력변환기(컨버터 or 인버터)에 사용되는 전력용 반도체 소자(스위칭 소자)를 낮은 용량의 스위칭 소자 여러 개로 구성하면 전체 시스템의 원가절감, 용량증대, 스위칭 손실 및 스트레스 감소 등의 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 효율, 스위칭 손실 및 스트레스의 관점에서 병렬운전에 사용되는 2가지 스위칭 기법을 비교 분석하기 위해 1[kW]급의 벅-타입의 DC/DC 컨버터를 제작하여 실험하였다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.16 no.1
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• pp.35-43
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• 2002

In the last decade, considerable efforts have been made to make a new class of solid state high power, high speed electronic device, namely, the Photo-Conductive Power Switch(PCPS), and to characterize the high-field performance of PCPS under high power, high voltage conditions. But the problem of surface flashover phenomena persist, preventing the realization of reliable and efficient high-speed, high voltage switching devices. It is essential to have a clear understanding on the physical processes behind the surface flashover problem to develop new technologies and device architectures so as to fabricate PCPS that are capable of high-field high-voltage. Also, it is imperative to identify new materials that could satisfy the requirements for high-field, high-power devices. Since surface flashover, surface breakdown phenomena is observed for all the devices that foiled at the applied field much lower than semiconductor bulk breakdown field, surface passivation is considered one of the important practical methods to improve the high field performance of the devices. Therefore, this paper was studied the main properties and mechanism of the semiconductor surface flashover before and after passivation under high electric-field.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.55-57
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• 2019

본 논문에서는 3.3[kW] on board charger(OBC)의 고전력 밀도 달성을 위한 LLC 공진형 컨버터의 최적 스위칭 주파수를 설계한다. 스위칭 주파수에 따라 달라지는 손실 양상 및 전력 밀도를 분석하기 위해 각 스위칭 주파수 별 반도체 소자 손실을 계산하고, 각 주파수에 적합한 변압기를 설계하여 주파수 변화에 따른 시스템 손실과 부피를 비교한다. 비교 결과를 바탕으로 최적 스위칭 주파수를 설계한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.11a
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• pp.1-2
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• 2011

본 논문에서는 D=0.5에서 2배의 승 강압비를 갖는 하이브리드 자동차 HDC용 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안한 컨버터는 CCM에서도 소프트스위칭이 가능하며 스위치 전압정격이 1/2로 되어 소자의 선정에 유리하다. 또한 수동소자의 부피도 기존 양방향 컨버터 보다 작아 고효율 및 고전력 밀도를 달성할 수 있다. 제안하는 양방향 컨버터의 최적의 스위칭 기법을 제안하였고 10kW급 축소시작품의 실험을 통해 본 논문의 타당성을 검증하였다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.19 no.4
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• pp.484-491
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• 2008

In this paper, we design and fabricate the L-band high speed pulsed HPA using LDMOS FET. And we propose the high voltage and high speed switching circuit for LDMOS FET. The pulsed HPA using LDMOS FET is simpler than using GaAs FET because it has a high gain, high output power and sin81e voltage supply. LDMOS FET is suitable for pulsed HPA using switching method because it has $2{\sim}3$ times higher maximum drain-source voltage(65 V) than operating drain-source voltage($V_{ds}=26{\sim}28\;V$). As results of test, the output peak power is 100 W at 1.2 GHz, the rise/fall time of output RF pulse are 28.1 ns/26.6 ns at 2 us pulse width with 40 kHz PRF, respectively.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2017.07a
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• pp.233-234
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• 2017

본 논문에서는 수학적 모델링과 성능 분석을 통해 LVDC 용 3상 Dual Active Bridge (DAB) 컨버터의 효율을 증가시킬 수 있는 다양한 방법에 대해서 제안하고자 한다. 3상 DAB 컨버터의 경우 양방향 전력 변환을 필요로 하는 고전력 응용에서 많이 사용되고 있다. 이는 3상 DAB 컨버터가 영전압 스위칭이 가능할 뿐만 아니라, 단상 DAB 컨버터 대비 낮은 도통 손실을 가질 수 있기 때문이다. 고전압/고전류 응용의 경우 대부분 능동 소자로 IGBT가 사용되는데, 따라서 대전력 응용에서 3상 DAB 컨버터의 영전압 스위칭이 가능한 장점을 퇴색시키고, 높은 스위칭 손실을 야기한다. 뿐만 아니라 3상 DAB 컨버터의 경우 고부하 상태에서 높은 순환 전류로 인해 도통 손실이 증가한다. 따라서 본 논문에서는 상기의 단점을 극복하기 위하여 IGBT의 턴-오프 전류를 최소화 시키고, RMS 전류를 낮출 수 있는 설계 방법을 제안하고자 한다. 모의시험과 5 kW급 시작품을 이용한 실험결과를 통해 제안하고자 하는 설계 방법의 타당성을 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.263-264
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• 2020

고전압 응용에서 효율을 높이기 위해서는 소프트 스위칭 또는 스위칭 손실이 작은 소자를 사용해야 한다. 스위치는 일반적으로 전압이 높아 질수록 특성이 안 좋아 지는 경향이 있어서, 3레벨 형태로 스위치의 전압 정격을 낮추면 특성이 좋은 스위치를 사용 할 수 있다. 대용량 응용으로 확장 시, 모듈화 및 인터리빙 기법은 전류 정격을 낮춰 시스템의 경제성 및 유지 보수성이 증가하는 장점이 있다. 본 논문에서는 3레벨 인터리브드 양방향 벅-부스트 컨버터의 구조 분석을 통해 고전압, 대용량 응용에 적합한 최적 구조를 제안한다.

• Journal of Digital Contents Society
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• v.18 no.6
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• pp.1193-1198
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• 2017

The IGBT structure developed in this paper is used as a high power switch semiconductor for DC transmission and distribution and it is expected that it will be used as an important electronic device for new and long distance DC transmission in the future by securing fast switching speed and improved breakdown voltage characteristic. As a new type of next generation power semiconductors, it is designed to improve the switching speed while at the same time improving the breakdown voltage characteristics, reducing power loss characteristics, and achieving high current density advantages at the same time. These improved properties were obtained by further introducing SiO2 into the N-drift region of the Planar IGBT and were compared and analyzed using the Sentaurus TCAD simulation tool.