• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
• /
• s.323
• /
• pp.69-75
• /
• 2003

불투명한 경제정세의 와중에서도 전기에너지를 지탱하는 근간이 되는 파워 일렉트로닉스 분야는 확실히 그 기술개발을 향상시켜 오고 있다. 특히 파워디바이스는, 지구환경과 생활환경을 보다 쾌적하게 하기 위하여 인버터 장치 등의 각종 전력절약기기와 풍력$\cdot$태양광$\cdot$연료전지 등 클린에너지의 전력제어장치에 없어서는 안되는 반도체디바이스로 성장했다. 파워디바이스 중에서도 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)의 기술혁신은 요 20년 사이에 비약적인 성과를 거두었다. 1980년대에 제품화된 IGBT는, 반도체메모리의 초미세가공기술을 도입하면서 $5{\mu}m$에서 서브미크론의 디자인툴로 발전하여, 2000년대에 들어 칩의 전류밀도는 약 2배, 포화전압은 약 $65\%$까지 개량되었다. 이와 같은 IGBT의 변천은, 전력손실을 대폭적으로 저감시켜 에너지절약기기의 전력변환효율 향상에 공헌하고 있다. 파워디바이스의 기술진보에서 또 한 가지 잊지 말아야 할 것은 주변회로의 집적화(集積化)에 의한 고성능$\cdot$고기능화이다. 최근의 인버터용 파워디바이스로 가장 많이 사용되고 있는 파워모듈은, IGBT등의 파워칩과 그 주변회로와의 컬래버레이션에 의한 제품이다. 다시 말하면 구동회로, 전류$\cdot$전압$\cdot$온도센서 및 그것들의 보호회로가 IC(집적회로)에 편입되어 고기능$\cdot$소형화를 촉진시키고 있다. 구동회로는 LVIC (저전압집적회로)에서 HVIC(고전압집적회로)로 발전하여 전류$\cdot$온도 등의 각종 센서도 동일 칩에 설계할 수 있게 되었다. 또 센싱이나 보호기능뿐만이 아니라 출력전류의 제어를 위한 연산기능과 di/dt의 제어기능이 내장되도록 되어 있어 보다. 고성능의 인텔리전트 파워모듈(IPM)이라고 불리우는 새로운 개념의 파워디바이스가 실현되었다. 또한 패키지 기술도 내부배선 인덕턴스의 저감과 트랜스퍼 몰드패키지의 개발로, 소형화뿐만이 아니라 파워칩의 성능$\cdot$기능을 충분히 발휘할 수 있도록 개발이 적극적으로 추진되고 있다.

• Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
• /
• 2005.05a
• /
• pp.129-133
• /
• 2005

대기압 글로우 플라즈마를 이용하여 반도체 리드프레임(Alloy 42) 도금 전처리 습식 공정을 건식으로 대체하였다. 13.56 MHz의 RF 전원을 사용하여 300 W 파워에서 안정적인 대기압 글로우 플라즈마를 발생시켰으며, 금속 리드프레임에 플라즈마가 직접 접촉해도 아크나 스트리머 발생이 없었다. 플라즈마 소스 가스로는 알곤(Ar)을 사용하였으며, 활성가스로 산소($O_2$)를 첨가하였다. 300 W 파워에서 산소를 50 sccm 공급하고 100 mm/sec 속도로 리드프레임을 처리한 결과, 처리 전 접촉각이 $82^{\circ}$에서 처리 후 $10^{\circ}$ 이하로 낮아졌다. 플라즈마 처리 후 리드프레임 표면 거칠기 변화를 AFM으로 측정하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2005.07a
• /
• pp.308-312
• /
• 2005

본 연구의 내용은 전력 반도체의 파워 싸이클링 수명을 시스템의 요구 수명에 맞추어 최적화하는 것이다. 파워 싸이클링 수명은 전력 반도체의 졍션과 방열판 간의 온도 상승에 의한 수명 싸이클으로 졍션과 방열판간의 온도 변화가 클수록 수명은 단축된다. 따라서, 전력 반도체의 졍션과 케이스간의 온도 상승을 최소화하기위하여 시스템에 최적화된 구동 방식을 찾는다. 정격 속도에 도달하는 가속 시간의 제한이 필요 없는 시스템의 경우는 가속도 및 가가속도를 낮추는 방법을 사용하였다. 정격속도에 도달하는 가속 시간이 제한되는 경우는 가속 시스위칭 주파수를 시스템이 허용하는 한 낮추는 방법을 사용하였다. 본 논문에서는 엘리베이터를 모델로 사용하여 전력 반도체의 손실 및 수명을 최적화 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.364-364
• /
• 2012

평판 디스플레이 분야에 투명 비정질 산화물 반도체는 박막 트렌지스터(Thin film transistor; TFT)소자의 채널층으로 사용할 수 있다. 투명 비정질 산화물 반도체 IGZO (In-Ga-Zn-O)는 다른 비정질 재료에 비해 높은 전하 이동도를 가지기 때문에 우수한 성능의 TFT소자를 제작할 수 있다. 본 연구에서는 RF magnetron sputtering법으로 corning 1737 유리기판 위에 RF 파워의 변화에 따라 증착한 IGZO박막의 광학적 전기적 특성 변화를 연구하였다. 박막 증착 조건은 초기 압력 $2.0{\times}10^{-6}Torr$, 증착 압력 $2.0{\times}10^{-2}Torr$, 반응가스 Ar 25 sccm, 증착 온도는 실온으로 고정하였으며, 공정변수로 RF 파워를 25 w, 50 w, 75 w, 100 w로 변화시키며, IGZO 타겟은 $In_2O_3$, $Ga_2O_3$, ZnO 분말을 각각 1 : 1 : 2mol% 조성비로 혼합하여 소결한 타겟을 사용하였다. 표면분석(AFM)결과 RF 파워가 증가함에 따라 거칠기가 증가하였으며, XRD 분석결과 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인할 수 있었다. 가시광 영역에서 (450~700 nm) 25 w일 때 85% 이상을 확인하였고, RF 파워가 증가할수록 밴드갭이 감소하는 것을 확인하였다. RF 파워가 100 w인 경우 carrier 밀도는 $7.7{\times}10^{19}cm^{-3}$, Mobility $8.42cm^2V-s$, Resistivity $9.45{\times}10^{-3}{\Omega}-cm$로 투명 전도막의 특성을 보였다.

• Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.163-168
• /
• 2010

This paper presents the practical implementation of an over-temperature protection system for power semiconductor devices. In the proposed system, temperature variation is provided with just using $R_{ds(on)}$ characteristics of power MOSFET, while extra device such as a temperature sensor or an over-temperature detection transistor is needed to monitor the temperature in the conventional method. The proposed protection technique is experimentally tested on IRF840 power MOSFET. The PIC microcontroller PIC16F877A is used for the implementation of the proposed protection algorithm. The built-in 10-bit A/D converter is utilized for detecting voltage variance between a drain and a source of IRF840. The induced temperature-resistance relationship based on the measured drain-source voltage, supplies a gate signal to the power MOSFET. If detected temperature's voltage exceeds any a protection temperature's voltage, the microcontroller removes the trigger signal from the power MOSFET. These test results showed satisfactory performances of the proposed protection system in term of accuracy within 1.5%.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.22 no.1
• /
• pp.58-81
• /
• 2013

Recently, the technological progress in manufacturing power devices based on wide bandgap materials, for example, silicon carbide(SiC) or gallium nitride(GaN), has resulted in a significant improvement of the operating-voltage range and switching speed and/or specific on resistance compared with silicon power devices. This paper will give an overview of the status on The Next generation Power Devices such as SiC/GaN with a focus on commercialization and research.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.07c
• /
• pp.1840-1842
• /
• 2002

고전압 대 전류를 필요로 하는 펄스 파워 시스템에서 스위치는 중요한 소자중의 하나이다. 펄스 트랜스포머를 이용하여 고전압 펄스를 만드는 회로에서 대전류 스위칭에는 대부분 스파크 갭 스위치나 싸이라트론을 사용하는데 높은 펄스 반복 율과 긴 수명을 제공하기 위해서는 반도체 스위치를 사용해야한다. 고전압 대전류 펄스파워 시스템에 적합한 반도체 스위치의 스위칭 특성과 제어방식에 관한 연구를 수행하였다 실험에 사용한 스위치는 20 kV, 12.6 kA, 12 ${\mu}s$의 펄스 스위칭이 가능한 ABB사의 반도체스위치 스택 (5SPR-26L4508-8-WC)이다. 실험회로는 콘덴서에 충전을 완료한 다음 스위치와 인덕터를 통하여 방전하도록 구성하였다. 8개의 직렬 연결된 스위치는 광케이블을 사용하여 병렬구동하고, 고주파 스위칭 전류전원을 사용하여 고전압 절연을 하면서 게이트 구동전력을 전달하도록 하였다. 본 논문에서는 스위치 전압과 방전전류를 관측하여 반도체 스위치의 특성을 조사하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
• /
• 2004.07b
• /
• pp.682-685
• /
• 2004

본 논문은 반도체 스위치를 이용한 고압 펄스 발생기에 관한 연구이다. PSII (Plasma Source Ion Implantation)의 전원 장치로 사용되었으며, 기존의 hard switch나 싸이로트론 등을 이용한 고압 펄스 파워 발생기에 비해 다음과 같은 장점을 가진다. 장수명, 고효율과 펄스 크기, 반복률, 펄스폭 등의 조정이 자유로운 높은 유연성 등의 장점이다. 또한 제안된 펄스 발생기에서 사용된 반도체 스위치는 12개의 IGBT가 직렬로 연결되어 있으며, 그 중 하나의 스위치만 능동 구동기 두개가 존재하고 나머지 스위치는 수동 구동기만으로 구성되어 있어, 구동기가 매우 간단한 장점을 가지고 있다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
• /
• 1995.06a
• /
• pp.24-29
• /
• 1995

반도체 광증폭기는 어븀첨가 광섬유증폭기게 비하여 높은 잡음지수, 낮은 포화출력파워, 높은 편광의존성, 주파수처핑 등의 성질을 갖기 때문에, 광신호를 증폭하기 위한 응용은 매우 제한적이다. 그러나 이득분포화 현상에 의하여 유도되는 비선형 굴절률 계수가 매우 크기 때문에, 관신호 처리를 위한 기능소자로서의 응용 가능성은 매우 높다. 본 논문에서는 시분할 역다중화기, 고속 파장변환기, 주파수 처핑 보상기 등 반도체 광증폭기의 비선형 굴절률을 이용한 여러 가지 응용분야를 소개하고 이러한 응용에 있어서 반도체 광증폭기의 장점과 한계를 논한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.267-267
• /
• 2012

최근 국내 반도체 장비 업체들에 의해서 차세대 반도체용 450 mm 웨이퍼 공정용 장비 개발이 진행 중에 있다. 반도체 산업은 계속해서 반도체 칩의 크기를 작게 하고, 웨이퍼 크기를 늘리면서 웨이퍼 당 칩수를 증가시켜 생산성을 향상해오고 있다. 현재 300 mm 웨이퍼에서 450 mm 웨이퍼를 도입하게 되면, 생산성 뿐만 아니라 30%의 비용절감과 50%의 cycle-time 단축이 기대되고 있다. 장비에 대한 이해와 공정에 대한 해석 능력을 위해 비용과 시간이 많이 들기 때문에 최근 컴퓨터를 활용한 수치 모델링이 진행되고 있다. 또한, 수치 모델링은 실험 결과와의 비교가 필수적이다. 본 연구에서는 450 mm 웨이퍼 공정용 장비의 전자밀도를 cut off probe를 통해 100 mTorr에 서 Ar 플라즈마를 파워에 따라 측정했다. 13.56 MHz 200 W, 500 W, 1,000 W로 입력 파워가 증가하면서 웨이퍼 중심에서 $6.0{\times}10^9#/cm^3$, $1.35{\times}10^{10}#/cm^3$, $2.4{\times}10^{10}#/cm^3$로 증가했다. 450 mm 웨이퍼 영역에서 전자 밀도의 불균일도는 각각 10.31%, 3.24%, 4.81% 였다. 또한, 이 450 mm 웨이퍼용 CCP 장비를 축대칭 2차원으로 형상화하고, 전극에 13.56 MHz를 직렬로 연결된 blocking capacitor ($1{\times}10^{-6}$ F/$m^2$)를 통해 인가할 수 있도록 상용 유체 모델 소프트웨어(CFD-ACE+, EXI corp)를 이용하여 계산하였다. 주요 전자-중성 충돌 반응으로 momentum transfer, ionization, excitation, two-step ionization을 고려했고, $Ar^+$와 $Ar^*$의 표면 재결합 반응은 sticking coefficient를 1로 가정했다. CFD-ACE+의 CCP 모델을 통해 Poisson 방정식을 풀어서 sheath와 wave effect를 고려하였다. Stochastic heating을 고려하지 않았을 때, 플라즈마 흡수 파워가 80 W, 160 W, 240 W에서 실험 투입 전력 200 W, 500 W, 1,000 W일 때와 유사한 반경 방향의 플라즈마 밀도 분포를 보였다. 200 W, 500 W, 1,000 W일 때의 전자밀도 분포는 수치 모델링과 전 범위에서 각각 10%, 3%, 2%의 오차를 보였다. 450 mm의 전극에 13.56 MHz의 전력을 인가할 때, 파워가 증가할수록 전자밀도의 최대값의 위치가 웨이퍼 edge에서 중심으로 이동하고 있음을 실험과 모델링을 통해 확인할 수 있었다.