• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.21-25
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• 2017

본 연구에서는 최근 차세대 전력 반도체로 관심을 받고 있는 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$를 이용한 쇼트키 배리어 다이오드 제작 및 특성 분석을 수행하였다. 쇼트키 배리어 다이오드는 Sn으로 도핑된 $2{\mu}m$ 두께의 저농도 N 타입 에피층 상에 Pt/Ti/Au 쇼트키 접합으로 제작되었으며 측정된 특성은 > 180 V의 항복전압, $1.26m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 온 저항, 그리고 1 V의 순 방향 전압에서 $77A/cm^2$, 1.5 V에서 $473A/cm^2$의 순방향 전류 특성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$의 전력반도체 활용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.29-34
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• 2005

실리콘-게르마늄 바이시모스(SiGe BiCMOS) 소자 제작시 발생하는 실리콘-게르마늄 이종접합 바이폴라 트랜지스터(SiGe HBT) 열화 현상에 대하여 고찰하였다. 독립적으로 제작된 소자에 비해 SiGe BiCMOS 공정에서의 SiGe HBT소자는 얼리 전압(Early voltage), 콜렉터-에미터 항복전압 및 전류이득등의 DC특성이 열화되고 상당한 크기의 베이스 누설전류가 존재한다는 것을 알 수 있었다. 또한 AC 특성인 차단주파수(f/sub T/) 및 최대 진동주파수(f/sub max/)도 1/2이하로 현저하게 저하되는 것을 확인하였다. 이는 고온의 소오스-드레인 열처리에 의한 붕소의 농도분포 변화가 에미터-베이스 및 콜렉터-베이스 접합 위치에 변화를 주고, 결국 실리콘-게르마늄 내에서의 접합 형성이 이루어지지 않아 전류 이득이 감소하고 기생 장벽이 형성되어서 발생한 현상이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.981-987
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• 2014

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. MOSFET는 스위치 기능을 수행하는데 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID 실험에서 방사선의 영향으로 문턱전압과 항복전압의 변화와 SEGR 실험에 적용된 5종류의 중이온 입자는 MOSFET의 게이트(gate)에 영향을 주어 게이트가 파괴된다. MOSFET의 TID 실험은 40 Krad 까지 수행하였으며, SEGR 실험은 제어보드를 구현한 후 LET(MeV/mg/$cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 연구하는데 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.619-625
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• 2020

본 논문에서는 Trench를 이용하여 기존 C-DMOSFET(Conventional DMOSFET)과 S-DMOSFET(Shielded DMOSFET) 구조보다 더 깊은 영역에 P+ shielding을 형성한 TS-DMOSFET(Trench Shielded DMOSFET) 구조를 제안하였으며 TCAD 시뮬레이션을 통해 C- 및 S-DMOSFET 구조와 전기적 특성을 비교하였다. 제안한 구조는 Source에 Trench를 형성한 후 도핑을 진행하므로 SiC 물질 특성과 관계없이 깊은 영역에 P+ shielding을 형성할 수 있다. 이로 인해 P-base에 인가되는 전압이 감소하여 리치스루 효과가 완화되었다. 그 결과 세 구조 모두 3.3kV의 항복 전압을 가질 때 제안한 구조의 온저항은 9.7mΩ㎠으로 C-DMOSFET과 S-DMOSFET의 온저항인 30.5mΩ㎠, 19.3mΩ㎠ 대비 각각 68%, 54% 개선된 온저항을 갖는다.

• 센서학회지
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• 제3권3호
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• pp.16-21
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• 1994

표준 CMOS공정으로 제작되며 게이트 콘트롤을 가지는 3단자형의 pin type 수광센서를 제안하고 이를 CMOS회로와 집적하여 제작하였다. $100{\mu}m{\times}120{\mu}m$ 크기로 제작된 수광센서의 암전류(Dark current)는 -5V에서 1nA이하, 정전용랑은 0.75pF, 항복전압(Breakdown voltage)은 -l4V이상의 특성을 보였다. 응답도는 $0.805{\mu}m$의 파장에서 0.19A/W(양자효율 30%), $0.633{\mu}m$에서는 0.25A/W(양자효율 50%)였으며 게이트에 전압을 가하면 응답도가 증가하였다. 이 수광센서를 CMOS 디지탈 인버터와 집적했을때 $22k{\Omega}$의 전달이득(Transimpedance)을 가지며 $90{\mu}A$의 광전류로 별도의 증폭단없이 인버터를 스위칭시켰다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.99-100
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• 2006

절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (Insuialed atc Bipolar Transistor : IGBT)는 높은 전류구동 능력과 높은 입력 임피던스 특성으로 인해 대전력 스위칭 소자로 널리 응용되고 있다. 특히, 대용량 모터 구동을 위해 응용되는 경우, 모터의 부하 특성상, 모터의 단락에 의한 단락 회로 (Short-circuit fault) 현상을 비롯한 클램핑 다이오드의 파손으로 인한 unclamped 유도성 부하 스위칭 (UIS) 상황에서 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 이를 위해, 이전 연구를 통해 Floating p-well을 600V급 IGBT에 도입함으로써 UIS 상황에서 IGBT가 견딜 수 있는 에너지(항복 에너지)륵 증가시키고 Floating p-weil 전압을 감지함으로써 단락 회로 상황에서 IGBT가 보호될 수 있도록 보호회로를 제안하고 검증하였다. 그러나 이 보호회로는 수평형 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터 (Latcral MOSFET)로 제작됨으로써 보호회로 기능을 수행하기 위해서는 넓은 면적을 요구하였다. 또한, 정상적인 동작 상황에서 오류를 감지 (오류 감지: False detection)하는 동작으로 인해 추가적인 filter를 요구함으로써 보호회로 동작 속도를 감소시켰다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 수평형 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (Lateral IGBT : LIGBT)를 보호회로에 적용함으로써 LIGBT의 높은 전류 구동능력을 이용하여 기존 보호회로 면적의 30% 수준의 보호회로를 구현하였다. 또한, 구현된 보호회로는 오류 감지 현상을 제거함으로써 보호회로의 동작 속도를 개선하였다. 제안된 보호회로와 1200V급 IGBT는 7장의 마스크를 이용한 표준 수평형 IGBT 공정을 이용하여 제작되었으며, 특히, 전자빔 조사를 이하여 턴오프 속도를 개선함으로써 고속 스위칭에 적합하도록 최적화 되었다.

• 한국진공학회지
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• 제7권2호
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• pp.82-87
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• 1998

$O_2$기체에 $NH_3/O_2$기체를 첨가하여 실리콘 표면에 산화막을 형성하는 $NH_3/O_2$산화법 에 의한 산화공정시 반응석영관 외부에 방출하는 기체는 $N_2,O_2$및 $H_2O$이며 극소량의 $CO_2$, NO 및 $NO_2$가 검출되었다. 두 종류의 산화제($O_2$ 및 $H_2O$)가 산화에 기여하며 성장률은 $NH_3$및 $O_2$ 의 부분압과 온도에 의해 결정되며, 그 기울기는 건식 및 습식 산화법의 중간에 평행 하게 위치함을 확인하였다. Auger Electron Spectroscopy(AES) 측정결과 $NH_3/O_2$ 산화막은 정확한 $SiO_2$의 화학량론을 가지며 $SiO_2/Si$계면에 발생하는 결합을 억제하며 고정전하의 발 생을 최소화함을 알 수 있었다. $NH_3/O_2$ 산화막(470$\AA$)의 항복전압을 57.5Volt이며, C-V특성 곡선을 축정한 결과 플랫밴드 전압은 0.29Volt이며 곡선의 형태는 이상곡선과 일치하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.230-232
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• 2019

Light Triggerd Thyristor (LTT)는 HVDC 및 산업용 스위치 등에 사용되는 대전력 반도체소자이다. 일반적인 Thyristor가 전기적 신호에 의해 trigger 되는 것과는 다르게 LTT는 광신호에 의해 동작하는 소자이다. 본 논문에서는 5,000V, 2,200A 급의 4인치 LTT 소자의 제작 및 전기적인 특성평가 결과를 기술하였다. 4인치 LTT의 구조적인 특징은 전면부 중앙에 광신호가 주입되는 수광부가 위치해 있으며 입력 전류 증폭을 위한 4-단계 증폭 게이트 (gate) 구조를 가지도록 설계하였다. $400{\Omega}{\cdot}cm$ 비저항을 갖는 1mm 두께의 n-형 실리콘 웨이퍼에 boron 이온주입과 열처리 공정으로 약 $30{\mu}m$ 깊이의 p-base를 형성하였으며, 고내압 저지를 위한 edge termination은 VLD (variable lateral doping) 기술을 적용하였다. 제작된 4인치 LTT는 6,500 V의 순방향 항복전압 ($V_{DRM}$) 특성을 나타내었으며, 100V의 어노드전압 ($V_A$)과 20 mA의 게이트전류 ($I_G$)에 의하여 thyristor가 trigger 됨을 확인하였다. 제작한 LTT 소자는 disk형 press-pack 패키지를 진행한 후, LTT의 수광부에 $10{\mu}s$, 50 mW의 900 nm 광 펄스를 조사하여 전류 특성을 평가하였다. LTT 패키지 샘플에 60 Hz 주파수의 광 펄스를 조사한 경우 2,460 A의 순방향 평균전류 ($I_T$)와 $336A/{\mu}s$의 반복전류상승기울기 (repetitive di/dt)에 안정적으로 동작함을 확인하였다. 또한, 펄스 전류 시험의 경우 61.6 kA의 최대 통전 전류 (ITSM, surge current)와 $1,050A/{\mu}s$의 펄스전류 상승 기울기 (di/dt of on-state pulse current)에도 LTT의 손상 없이 동작함을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.71-76
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• 2022

밝기가 동작 전류에 비례하는 LED 조명은 다수의 LED를 직렬 연결하여 정전류원으로 구동하는 방식을 널리 사용하고 있다. 이러한 방식에서는 일부 LED가 고장으로 개방되면 전류 통로가 끊어져 직렬 연결된 모든 LED가 꺼지게 된다. 본 논문에서는 LED 동작 전압보다 약 0.4V 정도 높은 항복전압을 갖는 제너 다이오드를 개별 LED와 병렬로 연결하여 LED 고장 시 전류 우회로를 확보하므로 이러한 문제점을 해결하는 회로를 설계하였다. 시뮬레이션과 실험을 통해 LED 정상 동작 시에는 제너 다이오드로 전류가 거의 흐리지 않고, LED 고장 시에는 제너 다이오드가 안정적으로 전류 우회로로 동작함을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.78-82
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• 2020

In this study, MOSFETs fabricated on Si-doped, MBE-grown β-Ga₂O₃ are demonstrated. A Si-doped Ga₂O₃ epitaxial layer was grown on a Fe-doped, semi-insulating 1.5 cm × 1 cm Ga₂O₃ substrate using molecular beam epitaxy (MBE). The fabricated devices are circular type MOSFETs with a gate length of 3 ㎛, a source-drain spacing of 20 ㎛, and a gate width of 523 ㎛. The device exhibited a good pinch-off characteristic, a high on-off drain current ratio of approximately 2.7×10⁹, and a high breakdown voltage of 1,080 V, which demonstrates the potential of Ga₂O₃ for power device applications including electric vehicles, railways, and renewable energy.