접지에 유입된 서지에 의해 각종 통신용 선로나 기기에 미치는 영향을 분석하고 이를 측정하기 위한 시험을 수행하였다. 통신용 케이블 접지에 서지 전류(8/20 us) 또는 링웨이브전류 ($0.5{\mu}s/100kHz$)가 흐를 때 발생되는 유기 전압을 측정하였다. 시험방법은 BNC 케이블의 접지에 서지 전류을 인가하였을 때 BNC 도선과 접지사이의 전압을 오실로스코프를 이용하여 측정하였으며, 시험 결과 서지 전류에 따라 유기 전압은 선형적으로 비례하여 증가되었다. 이를 통해 각종 통신용 보호소자 및 기기에 절연 설계에 참고 자료로 사용할 수 있다.
배터리 기반 시스템(휴대폰, PDA, 노트북)에서 현재 배터리에 대한 정확한 잔량 표시는 중요하다. 사용자입장에서 언제 배터리를 충전시켜야 하는지 알아야 하기 때문이다. 그런데 지금까지의 배터리 잔량 측정 장치를 보게 되면, 배터리의 전압만을 측정[1]하여 잔량을 표시하는 방식으로서 여기에는 여러 가지 문제점이 있다. 가장 중요한 문제점으로는 순간적인 배터리 전압강하에 따른 실 시간적이고 정확한 보상체계가 갖춰져 있지 않다는 점이다. 물론 하드웨어적으로 Schmitt Trigger라는 회로[2]를 구성하여 이를 방지해 놓고 있기는 하지만 Hysteresis margin[3]을 벗어난 값에 대해서는 보상을 해주지 않는다. 이런 보상은 보통 소프트웨어적으로 각 이밴트별 룩업 테이블을 만들어서 compensation하고 있기는 하지만, 수많은 이벤트에 대한 보상 값들과 예상치 못한 동작상의 오류를 막을 수는 없다. 따라서 이에 대한 근본적인 대안으로서 본 논문에서는 load current를 측정하여 그에 따른 전압강하를 계산하고 실시간적으로 배터리 전압에 보상을 해줌으로서 보다 정확한 배터리 잔량 표시를 구현하고자 한다.
본 논문은 한쪽 또는 양쪽의 측정 점들이 종래의 차동증폭기에서 허용되는 전압 범위를 초과할 때 차동전압 측정을 위한 인공위성 배터리 셀 전압 감시 시스템을 제시하였다. 본 시스템은 다수개의 직렬로 연결된 셀들로 구성된 재충전 가능한 인공위성 배터리에서 몇몇의 셀 전압들이 높은 공통모드 전압에서 측정될 때 각 셀 전압 감시를 위해 특히 유용하다.
동력 및 전등 전열용으로 사용하는 3상 4선식 저압배전시스템에서는 전원측 및 부하측에 연결된 전력사용기기의 영향으로 전압불평형이 발생한다. 전압불평형을 줄이기 위해 설계 및 사용시 부하의 분배를 최적화시키고 있지만, 사용조건과 운전패턴에 따라 완전한 전압평형을 유지하기는 매우 어렵다. 이와 같이 3상 4선식 배전시스템에서 전압불평형은 몇 배의 전류불평형으로 이어져 유도전동기의 경우에 기기의 손실 및 소음증가, 토크 및 속도의 감소와 더불어 비선형 기기의 경우에 고조파의 증가에도 영향을 미칠 수 있다. 전압불평형의 변화에 따라 토크 및 속도의 변동이 발생할 경우 정밀제어나 일정한 속도를 요구하는 설비에서는 심각한 문제를 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전압불평형율에 따라 유도전동기의 토크 및 각속도 특성변화를 측정 분석 하였다.
저압기중차단기의 한류성능 분석 및 개선을 위해서는 ACB에서 발생하는 아크전압에 대한 정보가 필요하다. 그러나 아크의 비선형적 특성 때문에 이론적 접근에는 한계가 있으므로, 실험적 접근을 통해 아크전압을 계측하고 분석하였다. 고온고압하의 아크 발생 환경에서 소호그리드간의 아크전압을 측정하기 위해서 열적, 절연적 특성이 우수한 테플론 피복 케이블을 적용하였다. 소호그리드의 배치를 변화시켜 가면서 입출력 단자간 전압과 소호그리드간 전압을 측정하고 분석하였다. 이와 같은 연구를 통해 소호그리드의 아크전압상승 영향에 대한 기초적인 결과를 얻을 수 있었다.
MOSFET의 크기는 작아지고 다양한 소자열화 현상으로 신뢰성 문제가 나타나고 있다. 특히 CMOS 인버터에서 PMOS가 'HIGH'일 때 음의 게이트 전압이 인가되고 소자 구동으로 인해 온도가 높아지면 드레인 전류의 절대값은 줄어들고 문턱 전압 절대값과 GIDL전류가 증가하는 NBTI현상이 발생한다. 본 연구에서는 NBTI현상에 따른 열화 특성을 분석하였다. 측정은 드레인과 소스는 접지시킨 상태에서 온도 $100^{\circ}C$에서 게이트에 -3.4V과 -4V의 게이트 스트레스를 인가한 후 게이트 전압에 따른 드레인 전류를 스트레스 시간에 따라 측정하였다. 측정에 사용된 소자의 산화막 두께는 25A, 채널 길이는 $0.17{\mu}m$, 폭은 $3{\mu}m$이다. 게이트에 음의 전압이 가해지면 게이트 산화막에 양전하의 interface trap이 생기게 된다. 이로 인해 채널 형성을 방해하고 문턱 전압은 높아지고 드레인 전류의 절대값은 낮아지게 된다. 또한 게이트와 드레인 사이의 에너지 밴드는 게이트 전압으로 인해 휘어지게 되면서 터널링이 더 쉽게 일어나 GIDL전류가 증가한다. NBTI스트레스 시간이 증가함에 따라 게이트 산화막에 생긴 양전하로 인해 문턱 전압은 1,000초 스트레스 후 스트레스 전압이 각각 -3.4V, -4V일 때 스트레스 전에 비해 각각 -0.12V, -0.14V정도 높아지고 드레인 전류의 절대값은 5%와 24% 감소한다. GIDL전류 역시 스트레스 후 게이트 전압이 0.5V일 때, 스트레스 전에 비해 각각 $0.021{\mu}A$, $67{\mu}A$씩 증가하였다. 결과적으로, NBTI스트레스가 인가됨에 따라 게이트 전압 0.5V에서 0V사이의 드레인 전류가 증가함으로 GIDL전류가 증가하고 문턱전압이 높아져 드레인 전류가 -1.5V에서 드레인 전류의 절대값이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
통신 회선에 대한 전력선 전자유도 전압을 측정할 때, 일반 통신 케이블의 쉬스 층 및 측정 대상 통신 회선 접지의 상호 접속 관계에 따른 전압 변화를 비교 분석하였다. 케이블 양측 쉬스 접지 저항이 평균 $42.6{\Omega}$으로 유사한 상태에서 쉬스를 분리 접지하고 유도 전압을 측정하면 쉬스 접지를 하지 않은 상태에서 측정한 유도 전압에 대하여 10 % 미만 감소된다. 어느 한 쪽을 공통으로 접지하면 약 50 % 감소되고 양측을 모두 공통으로 하면 90 % 넘게 감소된다. 이것은 국제전기통신연합(ITU)에서 제공하는 계산식으로 계산하였을 때의 결과와 유사한 것으로 분석되었다. 아울러 ITU의 계산식을 활용하여 양측 쉬스 접지 저항 값을 변화시킬 때의 유도 전압 변화를 시뮬레이션하여 비교 분석한 결과, 실제 현장에서 쉬스 접지 저항 기준이 $100{\Omega}$이고 전화 국사의 저항이 보통 $10{\Omega}$ 이하인 점을 감안할 때 측정 오차율은 약 10 % 이하가 된다.
유기전계발광소자 (Organic Light Emitting Diode : OLED)는 보조광원이 필요 없고 천연색 표현이 가능하며, 낮은 소비 전력 및 저전압 구동 등의 장점으로 이상적인 디스플레이 구현이 가능하여 차세대 디스플레이로써 많은 이목을 끌고 있으나 제한된 수명과 안정성의 문제점을 안고 있다. 따라서 OLED의 열화 원인을 분석하고 수명을 연장하기 위한 체계적인 방법과 기술 개발이 중요하다. Impedance Spectroscopy는 이온, 반도체, 절연체 등의 벌크 또는 계면 영역의 전하 이동을 조사하는데 사용될 수 있어, OLED에서도 Impedance Spectroscopy를 이용하여 전하수송과 전자주입 메커니즘 등 폭넓은 전기적 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 Impedance Spectroscopy를 이용하여 경과시간에 따른 OLED의 임피던스 특성을 측정하여 열화 메커니즘을 분석하였다. 본 연구에서 OLED는 ITO / 2-TNATA (4,4,4-tris2-naphthylphenyl-aminotriphenylamine) / NPB (N,N'-bis-(1-naphyl)-N, N'-diphenyl-1,1'- biphenyl-4,4'-diamine) / Alq3 (tris(quinolin-8-olato) aluminum) / Liq / Al으로 구성된 녹색 형광 OLED를 제작하였다. OLED의 전계 발광 특성을 측정하기 위한 전원 인가장치로 Keithley 2400을 사용하여 전압과 전류를 인가하였고, 소자에서 발광된 휘도 및 발광 스펙트럼은 Photo Research사의 PR-650 Spectrascan을 사용하여 암실 환경에서 측정하였다. 임피던스 스펙트럼은 컴퓨터 제어 프로그래밍이 가능한 KEYSIGHT사의 E4990A를 사용하여 측정하였다. 임피던스 측정 전압은 0 V부터 2 V 간격으로 8 V까지, 주파수는 20 Hz에서 2 kHz의 범위로 설정하여 측정하였다. I-V-L과 임피던스 특성은 24 시간의 간격을 두고 실온에서 측정하였다. 그림은 경과시간에 따른 녹색 형광 OLED의 인가전압 2 V, 6 V의 Cole-Cole plot을 나타낸 것이다. 문턱전압 미만인 인가전압 2 V에서는 소자를 통하여 전류가 흐르지 않아 큰 반원 형태를 나타내었고, 시간이 경과함에 따라 소자 제작 직후엔 실수 임피던스의 최댓값이 $8982.6{\Omega}$에서 480 시간 경과 후엔 $9840{\Omega}$으로 약간 증가하였다. 문턱전압 이상인 인가전압 6 V에서는 소자 제작 직후 실수 임피던스의 최댓값이 $108.2{\Omega}$으로 작은 반원 형태를 나타내나 시간이 경과함에 따라 방사형으로 증가하는 것을 확인 할 수 있었고, 672 시간 경과 후엔 실수 임피던스의 최댓값이 $9126.9{\Omega}$으로 문턱 전압 미만 일 때와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 임피던스의 증가 현상은 시간이 경과함에 따라 OLED의 열화에 의한 것으로 판단된다.
교류전압표준기인 열전형 전압변환기의 교류-직류 변환오차를 비교평가하기 위하여 이중채널방식 자동측정시스템을 개발하였다. 비교측정되는 2대의 변환기출력을 동시에 측정하여 드리프트의 영향을 감소시켰고, 또 저열기전력 이중채널 스캐너를 사용하여 변환기 출력을 순방향-역방향으로 측정하여 그 평균값을 취함으로서 전압측정기의 ���V전압이 제거되도록 하였다. 정격전압이 동일한 4 V인 변환기끼리 비교 측정한 결과, 주파수 $40\;Hz{\sim}100\;kHz$에서는 외국표준기관에서의 측정값과 약 ${\pm}2\;ppm$ 이내에서 일치하였으며, $200\;kHz{\sim}1\;MHz$ 범위에서는 약 ${\pm}4\;ppm$ 이내에서 일치하였다. 본 시스템의 개발로 변환기의 교류-직류 변환오차의 측정능력을 기존수동방식의 약 ${\pm}15\;ppm$에서 ${\pm}\;3ppm$(100 kHz 이하)로 크게 향상시켰으며, 표준유지 및 산업체 지원의 효율을 크게 높일 수 있게 되었다.
MNOS 구조에서 23.angs.의 얇은 산화막을 성장한 후 LPCVD방법으로 S $i_{3}$$N_{4}$막을 각각 530.angs., 1000.angs. 두께로 달리 증착했을때 비휘발성 기억동작에 미치는 전하주입 및 기억유지 특성을 자동 .DELTA. $V_{FB}$ 측정 시스템을 제작하여 측정하였다. 전하주입 측정은 펄스전압 인가전의 초기 플랫밴드전압 0V.+-.10mV, 펄스폭 100ms 이내로 설정하고 단일 펄스전압을 인가하였다. 기억유지특성은 기억트랩에 전하를 포획시킨 직후 $V_{FB}$ 유지와 0V로 유지한 상태에서 $10^{4}$sec까지 측정하였다. 본 논문에서 유도된 산화막 전계에 대한 터넬확률을 적용한 전하주입 이론식은 실험결과와 잘 일치하였으며 본 해석방법으로 직접기억트랩밀도와 이탈진도수를 동시에 평가할 수 있었다. 기억트랩의 포획전하는 실리콘쪽으로의 역 터넬링으로 인한 조기감쇠가 컸으며 $V_{FB}$ 유지인 상태가 초기 감쇠율이 0V로 유지한 경우 보다 낮았다. 그리고 기억유지특성은 S $i_{3}$$N_{4}$막의 두께보다 기억트랩밀도의 의존성이 크며 S $i_{3}$$N_{4}$막두께의 축소로 기록전압을 저전압화시킬 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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