• 한국전자파학회논문지
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• 제23권11호
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• pp.1239-1247
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• 2012

본 논문에서는 GaN HEMT 소자를 이용한 X-대역 반도체 전력 증폭 장치(SSPA)의 설계 및 제작에 대하여 논의한다. 반도체 전력 증폭 장치는 안정적인 전원을 공급해 주는 전원공급기, 통신과 내부 모듈을 제어하기 위한 제어부, RF 신호를 증폭하기 위한 RF부로 구성된다. 특히, RF부를 구성하는 능동 소자로 TriQuint사의 GaN HEMT Bare 소자를 이용하였다. RF부는 초단, 드라이브 단, 메인 출력 단으로 구성되어 있으며, 각 앰프는 입 출력 정합을 통하여 구현하였다. 제작된 반도체 전력 증폭 장치는 X-대역(500 MHz 대역폭)에서 duty 26 %, 최장 펄스 100 us 조건에서 300 W 이상의 출력을 얻을 수 있었으며, 향후 선박용 레이더 시스템에 적용할 예정이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 전자통신동향분석
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• 제27권1호
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• pp.74-85
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• 2012

차세대 화합물 반도체 플랫폼으로 각광을 받고 있는 GaN 전자소자 글로벌 연구개발 동향에 관하여 기술하고자 한다. GaN 전자소자는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$) 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. GaN 전자소자 기술동향에서는 먼저 미국, 유럽, 일본을 중심으로 한 대형 국책 연구프로젝트 분석을 통한 RF 전력증폭기 연구개발 방향을 살펴보고, 후반부에서는 이동통신 기지국, 선박 및 군용 레이더 트랜시버용 고출력 RF 전력증폭기의 응용 분야에 관하여 알아본다. 이러한 총체적인 동향분석을 통하여 차세대 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 GaN 전자소자의 연구개발 방향과 조기상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.46-46
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• 2011

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 화합물반도체 플랫폼으로 각광을 받고 있는 GaN 전력소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 전반부에서는 미국, 유럽을 중심으로 한 대형 국책 연구프로젝트등 RF 전력증폭기 연구개발 동향을, 후반부에서는 일본, 미국, 유럽에서 급속도로 진행되는 전력반도체 연구개발 동향에 관하여 알아본다. 이러한 총체적인 동향 분석을 통하여 차세대 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 전자통신동향분석
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• 제27권4호
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• pp.96-106
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• 2012

차세대 에너지 절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN(Gallium Nitride) 전자소자의 연구개발 동향, 특히 전력증폭기용 GaN 기술동향에 관하여 기술하였다. GaN 전자소자는 와이드 밴드갭($E_g=3.4eV$)과 고온($700^{\circ}C$) 안정성 등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF(Radio Frequency) 전력증폭기와 고전력 스위칭 소자로서 큰 장점을 갖는다. 본고에서는 차세대 GaN 전력소자의 주요 특성을 소개하고 미국, 유럽, 일본을 중심으로 한 대형 국책 연구 프로젝트 분석을 통한 GaN 전력소자 연구개발 방향 및 GaN 전력소자 시장과 주요 특허 현황을 살펴보았다. 또한 국내의 주요 연구개발 현황과 현재 수행 중이거나 완료된 연구개발 과제를 간략하게 언급하였다. 이러한 연구개발 현황분석을 통하여 GaN 기술의 중요성과 함께 국산화의 시급성을 강조하고자 한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.978-984
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• 2015

본 논문에서는 유무인항공기에서 사용될 통달거리 200 km, 전송속도 45 Mbps급 데이터 전송장비의 RF 송수신기에 대해 다룬다. RF 송수신기는 Ku 대역에서 동작하도록 설계되었으며, 상/하향 변환모듈, 고출력 증폭 모듈, 전단 처리 모듈로 구성된다. 제안된 RF 송수신기의 성능을 만족시키기 위해 출력신호 레벨이 10 W급인 전력 증폭기가 요구되었으며, 이는 GaN 소자기반의 전력증폭기로 구현되었다. 또한, 적응형 전송속도 변환기능이 요구되었고, 이를 위해 다양한 대역폭의 신호를 수신할 때의 상호 주파수 간섭을 최소화하기 위하여 6종의 SAW 필터로 구성된 수신기 구조가 적용되었다. 시스템 요구사항의 만족 여부를 확인하기 위해 AWR 시뮬레이션 툴을 이용하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제34권5호
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• pp.71-80
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• 2019

Gallium nitride (GaN) can be used in high-voltage, high-power-density/-power, and high-speed devices owing to its characteristics of wide bandgap, high carrier concentration, and high electron mobility/saturation velocity. In this study, we investigate the technology trends for X-/Ku-band GaN RF power devices and MMIC power amplifiers, focusing on gate-length scaling, channel structure, and power density for GaN RF power devices and output power level and output power density for GaN MMIC power amplifiers. Additionally, we review the technology trends in gallium arsenide (GaAs) RF power devices and MMIC power amplifiers and analyze the technology trends in RF power devices and MMIC power amplifiers based on both GaAs and GaN. Furthermore, we discuss the current direction of national research by examining the national and international technology trends with respect to X-/Ku-band power devices and MMIC power amplifiers.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.744-751
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• 2004

본 논문에서는 RF소자들의 테스트시 비용 절감을 극대화 할 수 있는 저가형 고속 RF 자동화 테스트 시스템(Automatic Test Equipment, ATE)의 제작에 관하여 다루어진다. 제작된 RF ATE는 고속의 스위칭 시간과 고정밀 디지타이저를 포함한 16개의 독립적인 RF 입출력 단자를 갖고 있으며 산업 표준인 VXI(Versus module eXtensions for Instrument)와 GPIB(General Purpose Interface Bus) 인터페이스를 사용하여 구성된다. 또한 소자의 생산효율을 극대화하기 위하여 동시에 4개의 소자를 테스트할 수 있도록 시스템이 구성된다. 마지막으로 현재 가격 경쟁이 상당히 심한 소자 중 하나인 RF 전력증폭모듈올, 제작된 RF ATE를 이용하여 테스트를 진행하여 시스템 성능을 검증한다.

• 한국항해항만학회지
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• 제27권1호
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• pp.81-86
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• 2003

본 논문은 초고주파 전력증폭기용 LDMOS(Lateral double-diffused MOS) MRF-21060소자의 게이트 바이어스 전압을 조절하여 온도 변화에 따른 드레인(Drain) 전류의 변화를 억제하기 위한 PNP 트랜지스터를 사용하여 능도 바이어스 회로 구현하였다. MRF-21060을 구동하기 위한 방법으로서는 AH1과 평형증폭기인 A11을 사용하여 구동 증폭단을 설계.제작하였다. 제작된 5W 초고주파 전력증폭기는 0~$60^{\circ}C$까지의 온도변화에 대하여 소모전류 변화량이 수동 바이어스 회로에서 0.5A로 높은 반면, 능동 바이어스 회로에서는 0.1A이하의 우수한 특성을 얻었다. 전력증폭기는 2.11~2.17GHz주파수 대역에서 32dB 이상의 이득과 $\pm$0.09dB이하의 이득 평탄도가 나타났으며, -19dB이하의 입.출력 반사손실을 가진다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1124-1125
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• 2015

밴드-갭이 큰 반도체는 실리콘에 비하여 다양한 전기 물성 장점을 가져 고주파수 증폭 소자나 차세대 전력 반도체 소자로 각광을 받고 있다. 다양한 와이드 밴드-갭 반도체 중 AlGaN/GaN 이종접합 반도체는 채널의 높은 전도성과 높은 임계 전계로 인하여 우수한 전기적 특성을 가진다. 최근 발전된 수치해석 시뮬레이션을 이용하여 AlGaN/GaN 고전자 이동도 트랜지스터 (high-electron-mobility transistor, HEMT)의 설계연구를 진행하였다. AlGaN 장벽층의 두께가 증가할수록 채널의 전자 면 농도가 증가하도록 설계하였다. 또한 게이트 필드 플레이트 설계를 통하여 AlGaN/GaN HEMT의 역방향 전계 피크를 1개에서 2개로 증가시켜 항복전압을 368 V에서 최대 822 V로 개선하였다. 수렴문제를 개선한 수치해석 시뮬레이션은 RF power AlGaN/GaN HEMT의 설계에 유용하다.