본 논문에서는 DC-DC 변환기에서 효율적으로 sensing 할 수 있는 센서 scheme을 제안하였다. DC-DC 변환기의 최종 출력전압을 되먹임하여 센서의 입력단에서 전류로 변환되며, 센서에 내장된 기준전류와의 전류비교를 통하여 목표전압에 도달했는지의 여부를 감지한다. 이때의 감지동작은 전류 push-pull 동작을 통해 전류 비교 방식을 수행한다. 센서에 내장된 기준전류도 고정된 기준전압을 변환함으로써 구현된다. 본 scheme의 특징은 전압을 전류로 변환하는 데 있어서의 파라미터가 코어 트랜지스터의 (W/L)의 비로써 결정되므로 비교적 정밀하고 기존의 전압 모드 방식과 비교했을 때, 전력소모 측면이나 칩 사이즈측면에서 효율적으로 구현되는 데에 있다. 본 논문에서는 입력 배터리 공급전압 2.2V${\sim}$3.6V에 대해 5V를 출력하는 DC-DC 변환기에 제안하는 센서를 적용하여 0.35um CMOS 공정으로써 구현하고 그 유용성을 확인하였다.
기존의 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 LCD(Liquid Crystal Display) 백라이트 유닛은 LED에 과전류가 흐르면 소자의 파손이 발생하고 무부하시 불필요한 전력소모가 발생하는 경우가 있어 보호회로가 필요하였다. 그래서 본 논문은 보호회로를 이용한 LCD 백라이트 유닛용의 LED 구동회로를 제안한다. 제안된 보호회로는 2가지로 첫 번째 보호회로는 무부하시 소비전력을 줄이는 보호회로 이다. 시뮬레이션 결과 무부하시 피드백 제어부 IC(Integrated Circuit)의 전원전압 $V_{cc}$를 UVLO(Under Voltage Lock Out)전압 이하로 강하시켰다. 그래서 무부하시 소비되는 전력을 줄일 수 있었다. 두번째 보호회로는 과전류시 보호회로 이다. 시뮬레이션 결과 과전류시 SCR이 온 되어 피드백 제어부 IC의 전원전압 $V_{cc}$를 UVLO전압 이하로 강하시켰다. 따라서 과전류시 LED 동회로 소자의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
전기유압식 좌심실 보조장치에서 모터 전류 파형을 정보로 하여 작동기의 이완기 속도를 조절함으로써 좌심방으로부터 유입되는 혈류량을 조절하는 알고리즘을 개발하였다. 전기 유압식 좌심실 보조장치에서는 혈액의 유입이 능동적으로 이루어지므로, 좌심방 함몰로 인한 심근 손상 및 외부 공기 유입으로 인한 색전증을 방지하기 위해 유입혈류량을 현재 좌심방 내의 상태에 따라 적절히 조절해 주어야 한다. 좌심방 내의 혈액량 정도는 혈액을 유입해내는 작동기의 이완기 동작 시에 소모되는 에너지 크기에 반영되고, 작동기를 구동하는 모터에 들어가는 전류의 크기는 작동기에 공급되는 에너지에 비례하므로, 이 전류 파형의 정보들을 통해 좌심방 내의 상태를 추정해 볼 수 있다. 본 논문에서는 퍼지로직을 적용하여 모터 전류 파형의 이상 유무를 판단한 뒤 이에 따라 작동기의 이완기 속도를 조절하는 알고리즘을 개발하여 모의순환장치 실험을 통해 그 실효성을 검증한 결과를 정리하였다.
분포 혼합 종단 처리 방식을 채택하고 있는 TEM Cell에 있어서, 내부 도체상의 전류 흐름 및 종단에서의 전류 흐름 해석 방법에 대하여 연구하였다. 회로 해석법을 적용하여 내부 도체 종단부에서의 전류 흐름의 직진성 개선 및 그에 따른 전력 소모를 고려한 최적 종단 저항 네트워크를 설계 하였다. 기존의 각 저항들을 등 간격으로 배치 시켜 구성한 저항 네트워크와 연구결과 제안된 저항 네트워크의 종단 전류 흐름에 대한 수치 해석을 수행하였으며, 두 네트워크를 각각 제작하여 적외선 촬영을 한 결과, 수치 해석 결과와 일치함을 입증하였다.
본 논문에서는 전류 모드 다치 논리 CMOS 회로를 이용하여 4치-2치 논리 복호기, 4치 논리 전류 버퍼 4치 논리 전가산기를 제안하였다. 제안한 전가산기는 15개의 트랜지스터를 사용하여 기존의 2치 논리 CMOS 형태의 전가산기와 Current의 전가산기에 비하여 소자수가 각각 60.5%와 48.3% 감소되었으며, 이로 인해 면적 및 내부 노드수가 감소되었다. 본 논문의 회로들은 HSPICE를 사용하여 시뮬레이션 하였고 그 결과를 통하여 각각의 회로들이 정확하게 동작함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과, 제안한 전가산기는 1.5ns의 전달 지연과 0.45mW의 전력소모 특성을 갖는다. 또한 전가산기는 본 논문에서 설계한 복호기 및 4치 논리 전류 버퍼를 사용하면 기존의 2치 논리에 쉽게 적용할 수 있다.
이온빔 소스는 반도체 및 디스플레이 공정에 있어, 표면 에칭 및 증착 등 여러 응용 분야에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에 사용된 원형 이온빔 소스는 선형 이온빔 소스의 가장자리에서의 특성 분석을 위해 제작되었으며, 높은 직류전압과 자기장 공간에서 플라즈마를 방전시키고 발생된 이온들을 가속시켜 높은 에너지의 이온빔을 발생시킨다. 이온빔 특성 분석을 위해 전위지연 탐침과 패러데이 탐침을 개발하였다. 전위지연 탐침은 격자판에 전압을 인가하여 선택적으로 이온을 수집하고, 이온의 에너지분포함수를 측정한다. 패러데이 탐침은 이온 수집기와 가드링으로 구성되어 수집기 표면에 일정한 플라즈마 쉬스를 형성하여 정확한 이온전류밀도를 측정한다. 본 연구에서는, 아르곤 기체를 이용하여 기체유량(8~12 sccm) 및 방전전압(1~2 kV)에 따라 방전전류 16~54 mA, 소모전력 16~108 mW의 특성을 보였다. 운전압력은 0.4~0.54 mTorr이며, 이온소스로부터 18 cm 거리에서 이온전류밀도와 이온에너지분포를 측정하였다. 또한, 중공음극선을 이용하여 인위적으로 전자를 이온 소스에서 발생된 플라즈마에 공급하고 이온빔 및 플라즈마의 특성 변화를 위 시스템에서 분석하였다.
이 연구는 전하 이동을 강조한 튜토리얼을 통하여 초등 교사의 전기 개념 변화를 분석하고, 초등 교사 교육을 위한 시사점을 얻는데 있다. 튜토리얼은 사전검사, 워크시트, 사후검사로 구성되었고, 내용은 두 개의 대범주인 정전기 영역과 전류 영역으로 이루어졌다. 현직 초등 교사 68명에게 튜토리얼을 적용하고 선택형 질문지, 사전 검사, 사후 검사, 워크 시트, 튜토리얼 과정 녹화 전사본 및 면담을 통하여 초등 교사의 전기 개념 변화를 분석하였다. 연구 결과, 교사들은 도체와 부도체의 전기적 특성에 대해 이해하게 되었는데, 마찰과 유도, 접촉에서 전하들의 움직임을 고려하고 설명할 수 있게 되었다. 그러므로 대전과 전류를 혼동하는 어려움이 해소되었다. 열린 회로에서는 전압을 전하가 받는 힘을 고려하여 이해할 수 있게 되었고, 축전기를 통해 일시적 전하의 이동을 설명할 수 있었다. 이것은 전압이 전류의 결과라는 오개념을 과학적 개념으로 바꾸는데 중요한 역할을 하였다. 닫힌 회로에서는 전구 양단에 쌓이는 전하들의 분포를 강조함으로써 회로에서 전류가 소모되지 않고 일정함을 이해하게 되었고, 직렬과 병렬에서도 각 회로에서 전구 양단의 전하들의 분포를 고려함으로써 회로에 따라 전지의 역할이 달라짐을 이해할 수 있게 되었다.
전기 유압식 좌심실 보조장치에서 모터 전류 파형을 정보로 하여 작동기의 이완기 속도를 조절함으로써 좌심방으로부터 유입되는 혈류량을 조절하는 알고리즘을 개발하였다. 좌심실 보조장치(Left Ventricular Assist Device, LVAD)는 허혈성 심장질환 등으로 좌심실 의 혈액 박출 기능이 저하된 환자에게 시술하여 정상 상태의 심박출량을 유지할 수 있도록 하는 보조 혈액 박출 기능이이다. 전기 유압식 좌심실 보조장치에서는 혈액의 유입이 능동 적으로 이루어지므로, 좌심방 함몰로 인한 심근 손상 및 외부 공기 유입으로 인한 색전증을 방지하기 위해 유입혈류량을 현재 좌심방내의 상태에 따라 적절히 조절해 주어야 한다. 좌 심방 내의 혈액량 정도는 혈액을 유입해 내는 작동기의 이완기 동작 시에 소모되는 에너지 크기에 반영되고, 작동기를 구동하는 모터에 들어가는 전류의 크기는 작동기에 공급되는 에 너지에 비례하므로, 이전류 파형의 정보들을 통해 좌심방내의 상태를 추정해 볼 수 있다. 본 논문에서는 퍼지로직을 적용하여 모터 전류 파형의 정보들을 통해 좌심방 내의 상태를 추정 해 볼 수 있다. 본 논문에서는 퍼지로직을 적용하여 모터 전류 파형의 이상 유무를 판단한 뒤 에에 따라 작동기의 이완기 속도를 조절하는 알고리즘을 개발하여 모의순환장치 실험을 통해 그 실효성을 검증한 결과를 정리하였다.
본 논문에서는 ESD 보호회로의 전류구동 특성을 향상시키기 위해 일반적인 저전압용 ESD 보호회로인 LVTSCR의 구조적 변경을 적용한 ESD 보호회로를 제안한다. LVTSCR 구조에서의 electric field와 ESD 전류 경로가 형성 되는 영역을 분리하여 전력 소모를 최소화 하였으며 이에 대한 전기적 특성을 분석하고 전류 구동 특성을 개선하였다. 시뮬레이션을 통한 System-level 특성 저하에 기인하는 구조적인 문제를 분석하였으며 이를 반영하여 특성을 검증하였다. 제안된 ESD 보호회로의 전기적 특성은 TCAD 시뮬레이션을 통해 검증하였으며 HBM 모델링 및 System-level 모델링을 통해 분석하였다. 또한, DB-Hitek사의 0.18um BCD 공정을 통해 silicon 제작 및 HBM 10kV 특성 검증하였다.
본 논문에서는 상변환 메모리 (phase-change random access memory: PRAM)의 저전력 선택적 데이터 쓰기(selective data write: SDW) 기법을 제안하였다. PRAM은 쓰기 동작 과정에서 큰 전류를 오랜 시간동안 소모하기 때문에 큰 쓰기 전력을 소모한다. 이 쓰기 전력을 줄이기 위하여, SDW 기법은 쓰기 동작 과정에서 PRAM 셀에 데이터를 쓰기 전에 우선 저장될 셀의 데이터를 읽어온다. 셀의 기존 데이터와 새롭게 저장할 데이터를 비교하여, 입력된 데이터와 저장된 데이터가 다른 경우에만 PRAM 셀에 데이터 쓰기를 수행한다. 제안된 쓰기 기법을 사용하여 전력 소모를 반 이상으로 줄일 수 있다. 1Kbits ($128{\times}8bits$) PRAM 테스트 칩을 $0.5{\mu}m$ GST 셀과 $0.8{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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