• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.5
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• pp.1-5
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• 2011

In this paper, we optimize the gate field plate structure to improve breakdown characteristics of AlGaN/GaN HEMT by two-dimensional device simulator. We have simulated using three parameters such as field-plate length, types of insulator, and insulator thickness and thereby we checked change of the electric field distribution and breakdown voltage characteristics. As optimizing field-plate structure, electric fields concentrated near the gate edge and field-plate edge are effectively dispersed. Therefore, avalanche effect is decresed, so breakdown voltage characteristic is increased. As a result breakdown characteristics of optimized gate field-plate structure are increased by about 300% compared to those of the standard structure.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1128-1129
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• 2015

4H-SiC는 차세대 전력용 반도체로서 고전압, 고전류, 고온 동작에 적합하여 각광을 받고 있다. 전력용 반도체의 항복전압 개선하기 위하여 활성 (active) 영역의 주위에 설계하는 접합마감 (junction termination) 영역의 설계가 필수적이다. P+ 이온주입 및 활성화가 어려운 SiC 특성상 $5{\mu}m$보다 깊은 P+ 접합을 구현하기 어려운 특성상 기존 P+ FLR의 접합마감 소자는 항복전압을 개선하기 어렵다. 접합마감 소자의 항복전압을 효과적으로 증가시키기 위하여 트렌치를 설계하였다. 기존 접합마감 소자의 길이와 항복은 $7{\mu}m$와 473.0 V이지만, 제안된 접합마감 소자의 길이와 항복전압은 $5{\mu}m$와 993.4 V로 우수하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.6
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• pp.335-340
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• 2013

This paper is for the simulation design to enhance the breakdown voltage of MHEMTs with an InP-etchstop layer. Gate-recess and channel structures has been simulated and analyzed for the breakdown of the MHEMT devices. The fully removed recess structure at the drain side of MHEMT shows that the breakdown voltage enhances from 2 V to almost 4 V as the saturation current at gate voltage of 0 V is reduced from 90 mA to 60 mA at drain voltage of 2 V. This is because the electron-captured negatively fixed charges at the drain-side interface between the InAlAs barrier and the $Si_3N_4$ passivation layers deplete the InGaAs channel layer more and thus decreases the electron current passing the channel layer and thus the impact ionization in the channel become smaller. In addition, the replaced InGaAs/InP composite channel with the same thickness in the same asymmetrically recessed structure increases the breakdown voltage to 5 V due to the smaller impact ionization and mobility of the InP layer at high drain voltage.

• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.21 no.5
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• pp.501-507
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• 2017

When zenor diode load current is necessary to be controlled by input voltage as a circuit load, existing voltage controlling method cannot be applied to it because the output current of zenor diode is changed due to breakdown voltage variations. We propose input voltage controlled output current source regardless of zenor breakdown voltage variation due to degradation resulted from severe current applied electronic component life test as a circuit load in this paper. We show breakdown voltage characteristics of this zenor diode circuit through simulation, applying adequate values for each component in order to verify the circuit composed of that method, and then show the result in which output current is controlled by input voltage. We confirmed the output current varies proportional to input voltage, and developed circuit shows a constant value independent of zenor diode breakdown voltage variations due to component degradations.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.1229_1230
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• 2009

$SiO_2$ 패시베이션 층에 As+ 이온을 주입한 1.2 kV급 AlGaN/GaN 쇼트키 장벽 다이오드( Schottky Barrier Diode, SBD )를 제작하였다. 주입된 As+ 이온들은 역방향 바이어스에서 공핍 영역의 곡률을 변화 시켰고, 이로 인해 항복 전압이 증가하고 누설 전류가 감소하였다. 제안된 소자의 항복전압이 1204 V 이었고, 기존 소자의 항복전압은 604 V 이었다. 캐소드 전압이 100 V일 때 제안된 소자의 누설전류는 21.2 nA/mm 이었고, 같은 조건에서 제안된 소자는 $80.3{\mu}A/mm$ 이었다. 주입된 As+ 양이온은 이차원 전자 가스( Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG )에 전자를 유도했고, 채널의 농도가 미세하게 증가하였다. 따라서 순방향 전류가 증가하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1309-1310
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• 2007

본 논문에서는 IGBT 소자 중 온저항을 낮추고 집적성을 향상시키기 위해 고안된 트렌치 게이트 IGBT의 단점인 게이트 코너에서의 전계 집중현상을 완화하기 위해 P+ 베이스 영역에 트렌치 전극을 형성하고, 트렌치 바닥면에 P+ 층을 형성한 새로운 구조를 제안하고 TSUPREM과 MEDICI 시뮬레이션을 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 제안한 구조를 시뮬레이션한 결과 순방향 저지시에 15% 이상의 항복전압 향상을 보였으며, 이 때 온저항 특성과 문턱전압의 변화는 없었다. 전계 분포를 3차원적 시뮬레이션을 통해 트렌치 전극 바닥에 형성된 P+ 층에 의해 전계집중이 분산되는 전계분산 효과에 의해 항복전압을 향상시킴을 확인하였다. 전계분산 효과에 의한 항복전압향상은 트렌치 게이트의 코너와 트렌치 전극의 코너의 깊이가 같을수록 두 코너 사이의 거리가 가까울수록 커짐을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 제안 구조는 공정상 복잡성이 야기되지만 15%이상의 항복전압향상 효과는 소자 특성 개선에서 많은 응용이 기대된다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.22 no.1
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• pp.117-124
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• 2018

Junctionless amorphous InGaZnO thin film transistors with different film thickness have been fabricated. Their device performance parameters were extracted and gate oxide breakdown voltages were analyzed with different film thickness. The device performances were enhanced with increase of film thickness but the gate oxide breakdown voltages were decreased. The device performances were enhanced with increase of temperatures but the gate oxide breakdown voltages were decreased due to the increased drain current. The drain current under illumination was increased due to photo-excited electron-hole pair generation but the gate oxide breakdown voltages were decreased. The reason for decreased breakdown voltage with increase of film thickness, operation temperature and light intensity was due to the increased number of channel electrons and more injection into the gate oxide layer. One should decide the gate oxide thickness with considering the film thickness and operating temperature when one decides to replace the junctionless amorphous InGaZnO thin film transistors as BEOL transistors.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.36D no.4
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• pp.70-76
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• 1999

Analytic model for punchthrough limited breakdown voltage of cylindrical junction is presented as a function of the epitaxial layer thickness and the critical depletion width of the cylindrical junction in nonpunchthrough cases. All the expressions for the distances, electric fields and potentials are normalized, allowing quick determination of the corresponding breakdown voltages. The calculated results are in good agreement with the simulations obtained from two dimensional device simulation program MEDICI.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1143-1144
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• 2015

반절연 4H-SiC 기판을 이용한 LDIMOSFET에 대해 전류 통전 영역의 길이에 따른 항복전압 및 순방향 특성을 분석하였다. 또한, 온도 변화에 따른 역방향 상태 및 벌크 트랩 유무에 따른 누설전류 특성을 분석하였다. 전류 통전 영역의 두께를 $0.2{\mu}m$로 고정시키고 농도를 $1{\times}10^{15}/cm^3{\sim}1{\times}10^{17}/cm^3$ 까지 변화하였을 때 $2{\times}10^{16}/cm^3$인 경우에 1710V로 가장 높은 항복전압을 나타내었으며, 농도가 $2{\times}10^{16}/cm^3$ 이상인 경우 항복전압은 감소하는 특성을 나타내었다. 제안한 소자의 순방향 특성에 대해서도 simulation을 통해 특성을 분석하였으며, 항복전압이 1710V인 경우 온 저항은 $0.351{\Omega}-cm^2$를 나타내었다. 또한 벌크 트랩이 있는 경우에 대해 온도 변화 및 전류 통전 영역의 길이 변화에 따른 역방향 바이어스 상태에서의 누설전류 특성 변화에 대해서도 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.110-111
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• 2006

이중 에피층을 가지는 SOI (Silicon-On-Insulator) RESURF(REduced SURface Field) LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자의 에피층 두께에 따른 항복전압 특성을 분석하였다. 이중 에 피층 구조를 가지는 SOI RESURF LIGBT 소자는 전하보상효과를 얻기 위해 기존 LIGBT 소자의 n 에피로 된 영역을 n/p 에피층의 이중 구조로 변경한 소자로 n/p 에피층 영역내의 전하간 상호작용에 의해 에피 영역 전체가 공핍됨으로써 높은 에피 영역농도에서도 높은 항복전압을 얻을 수 있는 소자이다. 본 논문에서는 LIGBT 에피층의 전체 두께와 농도를 고정한 상태에서 n/p 에피층의 두께가 변하는 경우에 항복전압 특성의 변화에 대해 simulation을 통해 분석하였다.