• 전자공학회논문지SC
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• 제44권6호
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• pp.57-65
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• 2007

본 논문에서는 DSP(TMS320F2812)를 사용하여 단상 역률개선을 디지털로 설계하였다. 이러한 승압형 역률개선 컨버터를 디지털로 구현하기 위하여 DSP는 컨버터의 입력전압과 인덕터전류, 컨버터의 출력전압이 필요하며 이를 DSP 내부에 있는 12비트 A/D변환기로 구현하였다. 승압을 위한 스위칭소자인 FET가 ON/OFF 될 때 심한 고주파 노이즈와 스위칭 리플이 발생한다. DSP에 의해 구현시 어느 시점에서 A/D 변환을 시작할지 결정하는 것은 대단히 중요하며 스위칭 노이즈가 발생하지 않는 곳에서 A/D 변환을 할 필요가 있다. PWM의 시비율(duty ratio)은 약 5 %에서 95 %까지 가변적이기 때문에 A/D 변환의 고정된 시작점을 찾을 수는 없다. 따라서 본 논문에서는 25 us 마다 PWM의 ON/OFF 폭을 미리 예측한 후 타이머를 이용하여 A/D 변환을 하도록 하였다. 실험 결과들로부터 광범위한 입력전압에 대하여 약 0.99의 역률과 80 Vdc 출력 전압에 대한 리플이 약 5 Vpp임을 확인하였다. 또한 윈도우즈 Xp 환경 하에서 수행되는 응용프로그램을 작성하여 원격에서 단상 PFC 컨버터의 각종 파라미터들과 전압 및 전류 제어기의 이득들을 모니터링하며 원격제어가 가능함을 보여 상용화의 가능성과 유용성을 제시하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권1호
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• pp.19-29
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• 2003

본 논문에서는 기존의 방법과는 달리 4 단계의 보정 기법을 적용하여 미세한 적외선 (infrared : IR) 신호를 검출해내는 비냉각 적외선 센서 어레이를 위한 CMOS 신호 검출회로를 제안한다. 제안하는 신호 검출회로는 11 비트의 A/D 변환기 (analog-to digital converter : ADC)와 7 비트의 D/A 변환기(digital to-analog converter : DAC), 그리고 자동 이득 조절 회로 (automatic gain control circuit : AGC)로 구성되며, 비냉각 센서 어레이를 동작시키는 DC 바이어스 전류 성분, 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열 (self-heating)에 의한 변화 성분을 포함하는 적외선 센서 어레이의 출력 신호로부터 미세한 적외선 신호 성분만을 선택적으로 얻어낸다. 제안하는 A/D 변환기에서는 병합 캐패시터 스위칭(merged-capacitor switching : MCS) 기법을 적용하여 면적 및 전력 소모를 최소화하였으며, D/A 변환기에서는 출력단에 높은 선형성을 가지는 전류 반복기를 사용하여 화소간의 특성 차이에 의한 변화 성분과 자체 발열에 의한 변화 성분을 보정할 수 있도록 하였다. 시제품으로 제작된 신호 검출회로는 1.2 um double-poly double-metal CMOS 공정을 사용하였으며, 4.5 V 전원전압에서 110 ㎽의 전력을 소모한다. 제작된 시제품으로부터 측정된 검출회로의 differential nonlinearity (DNL)와 integral nonlinearity (INL)는 A/D 변환기의 경우 11 비트의 해상도에서 ±0.9 LSB와 ±1.8 LSB이며, D/A 변환기의 경우 7비트의 해상도에서 ±0.1 LSB와 ±0.1 LSB이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.8-15
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• 2006

본 논문에서는 70 nm InGaAs/InAlAs MHEMT와 DAML 기반의 하이브리드 링 결합기를 이용하여 낮은 변환 손실과 높은 격리도 특성을 갖는 94 GHz 단일 평형 혼합기를 개발하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 607 mA/mm의 드레인 전류 밀도, 1015 mS/mm의 전달컨덕턴스, 330 GHz의 전류이득차단주파수, 425 GHz의 최대공진주파수 특성을 나타내었다. 제작된 하이브리드 링 결합기는 $85GHz{\sim}105GHz$의 범위에서 $3.57{\pm}0.22dB$의 커플링 손실과 $3.80{\pm}0.08dB$의 삽입 손실 특성을 나타내었다. 혼합기의 측정 결과, $93.65GHz{\sim}94.25GHz$의 범위에서 $2.5dB{\sim}2.8dB$의 변환 손실 특성과 -30 dB 이하의 격리도 특성을 얻었으며, 94 GHz의 중심주파수에서 6 dBm의 LO 전력을 인가하였을 때 2.5 dB의 최소 변환 손실 특성을 얻었다. 변환 손실 및 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 개발된 혼합기의 특성은 지금까지 보고된 GaAs 기반 HEMT소자들을 사용하는 94 GHz 대역용 혼합기 중에 가장 우수한 결과물이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.305-305
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• 2014

양자점(Quantum dots)은 3차원적 운반자 구속과 낮은 전류와 높은 온도에서 작동하는 나노 크기의 전기적, 광학적 소자로 응용이 적합하기 때문에 그 특성을 이용한 단전자 트랜지스터, 적외선 검출기, 레이저, LED, 태양전지 등 반도체 소자로의 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 양자점의 낮은 임계전류밀도와 높은 차동 이득(differential gain), 그리고 고온에서 작동이 용이하여 양자점 레이저로 활용되고 있다. 이러한 분야에 양자점을 응용하기 위해서는 양자점의 운반자 동역학을 이해하고 양자점의 모양, 크기, 크기 분포와 같은 특성 조절이 필요하다. 또한 기존의 연구들은 III-V족 화합물 반도체 양자점에 대한 연구가 대부분이며, II-VI족으로 구성된 연구가 미흡한 상황이기 때문에 II-VI족 화합물 반도체 양자점에 대한 많은 연구가 필요한 상황이다. II-VI 족 화합물 반도체 양자점은 기존의 III-V 족 양자점보다 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지고 있으며, 이러한 특성을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 양자점 중에서도 CdTe 양자점은 높은 엑시톤 결합에너지와 녹색 스펙트럼 영역을 필요로 하는 광학적 장치들에 응용 가능성이 높기 때문에 더욱 주목받고 있다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)으로 CdTe/ZnTe 나노구조에서 ZnTe 완충층의 두께에 따른 운반자 동역학 및 광학적 특성을 연구 하였다. 저온 광루미네센스 측정(Photoluminescence; PL) 을 통하여 ZnTe 완충층 두께가 증가할수록 양자점의 광루미네센스 피크가 낮은 에너지로 이동함을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 ZnTe 완충층과 CdTe 양자점의 격자 불일치(lattice mismatch)로 인한 구조 변형력이 감소하고 이에 따라 CdTe 양자점으로 가해지는 변형(Strain)이 감소하여 CdTe 양자점의 크기가 증가했기 때문이다. 그리고 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 PL 세기가 증가함을 알 수 있었는데, 이는 ZnTe 완충층의 두께가 증가할수록 양자 구속 효과로부터 electronic state와 conduction band edge 사이의 에너지 차이의 증가 때문이다. 또한 시분해 광루미네센스 측정 결과 ZnTe의 두께가 증가할수록 양자점의 소멸 시간이 더 길게 측정되었는데, 이는 더 큰 양자점 일수록 엑시톤 오실레이터 강도가 감소하기 때문에 더 긴 소멸 시간을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 연구는 ZnTe 두께 변화를 통해 양자점의 에너지 밴드를 제어할 수 있으며, 양자점의 효율 향상을 할 수 있는 좋은 방법임을 제시하고 있다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제40권2호
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• pp.110-117
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• 2015

최근 방사선을 이용한 반도체 검사장비 산업의 증가로 이에 대한 기술 연구 수요 또한 증가하고 있다. 반도체 검사장비는 저에너지 엑스선으로 최저 40 keV에서 최고 120 keV의 에너지 영역을 사용하고 있지만, 국내에서는 저에너지 엑스선이 주는 방사선 손상 연구가 미흡한 상황이다. 따라서 본 연구는 저에너지 엑스선을 이용하여 반도체 소자의 한 종류인 BJT (bipolor junction transistor)가 받는 방사선 손상에 관한 것이다. BJT는 NXP반도체사의 BC817-25(NPN type)를 사용하였으며, 엑스선 발생장치를 사용하여 엑스선을 조사하였다. BJT의 방사선 손상 여부는 엑스선 조사 전과 후에 전류 이득을 10으로 고정하고, 콜렉터 전류에 따른 콜렉터-이미터 전압을 측정하여 변화 정도를 분석하여 확인하였다. 엑스선 발생장치의 관전압은 40 kVp, 60 kVp, 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp 등 다섯 가지로, 조사 시간은 60초, 120초, 180초, 360초, 540초 등 다섯 가지로 변수를 두었다. 실험 결과 BJT에서 저에너지 엑스선 즉, 120 keV 이하의 엑스선을 조사하여도 방사선 손상이 발생하는 것을 확인하였고, 특히 80 kVp에서 가장 큰 방사선 손상이 발생되었다. 이는 ELDRS (enhanced low dose rate sensitivity) 현상이 80 kVp을 기준으로 발생되는 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 저에너지 엑스선을 이용한 반도체 검사장비의 효율적인 선량관리와 엑스선 여과기의 연구 및 개발에 기여할 것으로 기대한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권3호
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• pp.77-85
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• 2008

본 논문에서는 TFT-LCD 디스플레이 및 디지털 TV 시스템 응용과 같이 고속으로 동작하며 고해상도, 저전력 및 소면적을 동시에 요구하는 고화질 영상시스템 응용을 위한 12비트 130MS/s 108mW $1.8mm^2$ 0.18um CMOS ADC를 제안한다. 제안하는 ADC는 3단 파이프라인 구조를 사용하여 고해상도와 높은 신호처리 속도에서 전력 소모 및 면적을 최적화하였다. 입력단 SHA 회로에는 Nyquist 입력에서도 12비트 이상의 정확도로 신호를 샘플링하기 위해 게이트-부트스트래핑 회로를 적용함과 동시에 트랜스컨덕턴스 비율을 적절히 조정한 2단 증폭기를 사용하여 12비트에 필요한 높은 DC 전압 이득과 충분한 위상 여유를 갖도록 하였으며, MDAC의 커패시터 열에는 높은 소자 매칭을 얻기 위하여 각각의 커패시터 주위를 공정에서 제공하는 모든 금속선으로 둘러싸는 3차원 완전 대칭 구조를 갖는 레이아웃 기법을 적용하였다. 한편, 제안하는 ADC에는 전원 전압 및 온도에 덜 민감한 저전력 기준 전류 및 전압 발생기를 온-칩으로 집적하여 잡음을 최소화하면서 시스템 응용에 따라 선택적으로 다른 크기의 기준 전압 값을 외부에서 인가할 수 있도록 하였다. 제안하는 시제품 ADC는 0.18um n-well 1P6M CMOS 공정으로 제작되었으며, 측정된 DNL 및 INL은 12비트 해상도에서 각각 최대 0.69LSB, 2.12LSB의 수준을 보이며, 동적 성능으로는 120MS/s와 130MS/s의 동작 속도에서 각각 최대 53dB, 51dB의 SNDR과 68dB, 66dB의 SFDR을 보여준다. 시제품 ADC의 칩 면적은 $1.8mm^2$이며 전력 소모는 1.8V 전원 전압과 130MS/s에서 108mW이다.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.592-604
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• 1999

대면적 용융탄산염 연료전지 운전 시 스택에서 발생하는 스택내 온도차와 극간 차압의 문제점을 해결하기 위하여 정상상태특성 및 동특성을 분석하였다. 두가지 용융탄산염연료전지 스택(5 kW(3,000$\textrm{cm}^2$, 20장), 3kW(6,000$\textrm{cm}^2$, 5장) 의 운전결과를 통하여 스택성능에 중요한 영향을 미치는 조작변수(전류밀도 , 연료 이용률, 공기 이용률)와 조절변수(스택 온도차, 연료극 차압, 공기극 차압)를 결정하였다. 조작변수들에 대한 조절변수들의 변화량인 스택의 정상상태 이득률을 구하여 시스템의 안정성을 분석하고 동특성을 나타내는 전달함수를 구하였따. 전달함수는 3$\times$3 행렬로 시간 지연항이 없는 전형적인 1차 시스템으로 표현되었다 동특성 분석에 의해 대면적 용융탄산염 연료전지 시스템의 최적 운전 조건을 설정할 수 있었다. 5 kW 스택의 경우 전류밀도가 150mA/$\textrm{cm}^2$ 일 때 스택 출구 온도를 68$0^{\circ}C$ 이하로 유지하기 위해서는 공기극 가스 recycle 에 의한 가압 운전이 필요하였으며, 효과적으로 용융탄산염 연료전지 시스템을 제어하기위해서는 조작변수의 조절변수상호간의 연계성을 제거하기위한 다중 입.출력 제어 및 연계 제거기가 필요함을 확인하였다. 이 결과는 향후 대면적 용융탄산염을 연료전지 시스템의 제어구조 설계와 운전모드설정에 중요한 자료로 사용될 것이다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.17-24
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• 2014

본 논문에서 2개의 다른 특성을 갖는 FM 안테나들을 사용할 수 있도록 자동 변환 매칭 네트워크를 갖는 CMOS FM 수신기 프론트엔드 구조를 제안하였고 이를 65nm CMOS 공정을 이용하여 설계하였다. 제안된 FM 수신기는 높은 주파수 선택 특성을 갖는 임베디드 안테나를 사용 시 FM 전체 주파수 밴드에서 일정한 수신감도를 유지하기 위해서 저 잡음 증폭기의 입력 매칭 회로의 공진 주파수를 채널 주파수에 따라 가변이 가능하도록 구현하였다. 구현된 FM 프론트엔드의 시뮬레이션 결과는 약 38dB 전압이득, 2.5dB 이하의 잡음 지수 특성, -15.5dBm의 IIP3 선형성 특성을 보이고 1.8V 전원에 3.5mA 전류를 소모한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.283-291
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• 2012

본 논문에서는 UWB 하반 대역의 WVAN Gbps 데이터 전송률 트랜시버용 소형 안테나를 설계하였다. 제안된 안테나는 광대역 특성을 얻기 위하여 부분 접지면 상에서 사각형 모노폴에 링형 스터브와 개방 스터브를 부착하여 다수의 공진 전류 경로를 가짐으로써 -10 dB 이하 반사 손실 영역을 넓혔다. 설계된 안테나는 전자기모의시험을 거쳐 제작되었고, UWB 하반 대역인 3.197~4.732 GHz에서 -10 dB 이하의 반사 손실과 5 dBi 이상의 안테나 이득과 80 % 이상의 효율 특성을 보였다. 따라서 제작된 안테나는 소형화는 물론 우수한 성능의 무선 통신 트랜시버용으로 적합한 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.161-161
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• 2012

본 연구에서는 InGaAs을 이용한 테라헤르쯔(THz) 발생과 검출 특성을 GaAs에 의한 특성과 비교, 조사하였다. 고온성장(HTG, $530^{\circ}C$) InGaAs를 이용하여 photo-Dember (pD) 효과(표면방출)에 의한 THz 발생 특성을 조사하였으며, THz 검출 특성에는 저온성장(LTG, $530^{\circ}C$) InGaAs: Be을 이용하였다. HTG-InGaAs 기판 위에 패턴한 금속전극 (Ti/Au, ${\sim}500{\times}500{\mu}m$)의 가장자리에 Ti: Sapphire fs 펄스 레이저(30 ps/90 MHz)를 조사하여 LTG-GaAs 수신기(Rx)로 THz를 검출, 전류신호(a)와 Fourier transform (FT) 주파수 스펙트럼(b)을 얻었다. HTG-InGaAs에서 얻은 파형은 SI-GaAs에서와 거의 비슷한 모양이었으나, 주파수 범위(0.5~2 THz)는 SI-GaAs의 1~3 THz 보다 좁고 FT 스펙트럼의 세기는 약 1/8 정도로 낮았다. LTG-InGaAs 수신기 (Rx)의 안테나는 쌍극자 ($5/20{\mu}m$) 형태를 가지고 있으며, SI-GaAs Tx로 발생시킨 광원을 사용하여 THz 영역의 검출 특성을 조사하였다. HTG-InGaAs Tx 및 LTG-InGaAs Rx의 이득은 각각 약 $5{\times}10^{-8}$ A/W과 $2.5{\times}10^{-8}$ A/W인 것으로 분석되었다.