The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.3
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pp.147-152
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2019
With the recent emphasis on the importance of energy conservation, studies on high-efficiency elevator systems are being continuously conducted. Therefore, pulse width modulation converters are commonly used in traction drives on elevator systems. Wide bandgap devices have been increasingly commercialized, and their application to power conversion systems, such as renewable and energy storage system, has been gradually increasing. In this study, a SiC inverter for an elevator traction drive is investigated. In particular, an inverter is designed to minimize stray and parasitic inductance. Input and output filters are designed by considering switching frequency. The designed SiC inverter reduces volume by approximately 32% compared with that of a Si inverter, and power converter efficiency is over 98.8%.
Proceedings of the Korean Society Of Semiconductor Equipment Technology
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2007.06a
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pp.183-187
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2007
The magnetron reactive ion etching (RIE) characteristics of polycrystalline (poly) 3C-SiC grown on $SiO_2$/Si substrate by APCVD were investigated. Poly 3C-SiC was etched by $CHF_3$ gas, which can form a polymer as a function of side wall protective layers, with additive $O_2$ and Ar gases. Especially, it was performed in magnetron RIE, which can etch SiC at lower ion energy than a commercial RIE system. Stable etching was achieved at 70 W and the poly 3C-SiC was undamaged. The etch rate could be controlled from $20\;{\AA}/min$ to $400\;{\AA}/min$ by the manipulation of gas flow rates, chamber pressure, RF power, and electrode gap. The best vertical structure was improved by the addition of 40 % $O_2$ and 16 % Ar with the $CHF_3$ reactive gas. Therefore, poly 3C-SiC etched by magnetron RIE can expect to be applied to M/NEMS applications.
${\bullet}$ Silicon Carbide (SiC) had excellent material properties as the base material for next generation of power semiconductor. In developing SiC MOSFET, gate oxide reliability issues had to be first overcome before commercial application. Besides, a high and stable gate-source voltage threshold $V_{GS(th)}$ is also an important parameter for operation robustness. SiC MOSFET with such characteristics can directly use existing high-speed IGBT gate driver IC's. ${\bullet}$ The linear voltage drop characteristics of SiC MOSFET will bring lower conduction loss averaged over full AC cycle compared to similarly rate IGBT. Lower switching loss enable higher switching frequency. Using package with auxiliary source terminal for gate driving will further reduce switching losses. Dynamic characteristics can fully controlled by simple gate resistors. ${\bullet}$ The low switching losses characteristics of SiC MOSFET can substantially reduce power losses in high switching frequency operation. Significant power loss reduction is also possible even at low switching frequency and low switching speed. in T-type 3-level topology, SiC MOSFET solution enable three times higher switching freqeuncy at same efficiency.
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.
The potential performance benefits of Silicon Carbide(SiC) MOSFETs in high power, high frequency power switching applications have been well established over the past 20 years. In the past few years, SiC MOSFET offerings have been announced by suppliers as die, discrete, module and system level products. In high-voltage SiC vertical devices, major design concerns is the edge termination and cell pitch design Field Limiting Rings(FLR) based structures are commonly used in the edge termination approaches. This study presents a comprehensive analysis of the impact of variation of FLR and JFET region on the performance of a 3.3 kV SiC MOSFET during. The improvement in MOSFET reverse bias by optimizing the field ring design and its influence on the nominal operating performance is evaluated. And, manufacturability of the optimization of the JFET region of the SiC MOSFET was also examined by investigating full-map electrical characteristics.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.07a
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pp.48-51
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2004
In this paper the importance of re-nitridation on a plasma-enhanced chemical-vapor deposited(PECVD) $SiO_2$ stacked on a thermally grown thin-nitrided $SiO_2$ on n-type 4H SiC have been investigated. Without the final re-nitridation process, the leakage current of metaloxidesemiconductor(MOS) was extremely large. It is believed that water and carbon, contamination from the low-thermal budget PECVD process, are the main factors that destroyed the high quality thin-buffer nitrided oxide. After re-nitridation annealing, the quality of the stacked gate oxide was improved. The reasons of this improvement are presented.
In this paper, we study the transient characteristics of 4H-SiC DMOSFETs with different interface charges to improve the turn-on rising time. A physics-based two-dimensional mixed device and circuit simulator was used to understand the relationship between the switching characteristics and the physical device structures. As the $SiO_2$/SiC interface charge increases, the current density is reduced and the switching time is increased, which is due primarily to the lowered channel mobility. The result of the switching performance is shown as a function of the gate-to-source capacitance and the channel resistance. The results show that the switching performance of the 4H-SiC DMOSFET is sensitive to the channel resistance that is affected by the interface charge variations, which suggests that it is essential to reduce the interface charge densities in order to improve the switching speed in 4H-SiC DMOSFETs.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.25
no.4
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pp.9-15
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2018
This paper shows the principles and characteristics of the transient liquid phase (TLP) bonding technology for power modules packaging. The power module is semiconductor parts that change and manage power entering electronic devices, and demand is increasing due to the advent of the fourth industrial revolution. Higher operation temperatures and increasing current density are important for the performance of power modules. Conventional power modules using Si chip have reached the limit of theoretical performance development. In addition, their efficiency is reduced at high temperature because of the low properties of Si. Therefore, Si is changed to silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN). Various methods of bonding have been studied, like Ag sintering and Sn-Au solder, to keep up with the development of chips, one of which is TLP bonding. TLP bonding has the advantages in price and junction temperature over other technologies. In this paper, TLP bonding using various materials and methods is introduced. In addition, new TLP technologies that are combined with other technologies such as metal powder mixing and ultrasonic technology are also reviewed.
Kim, Sang-Cheol;Bahng, Wook;Seo, Kil-Soo;Kim, Kee-Hyun;Kim, Hyung-Woo;Kim, Nam-Kyun;Kim, Eun-Dong
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.11a
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pp.7-12
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2004
탄화규소 전력반도체 소자는 실리콘 전력반도체 소자에 비해 우수한 물질특성을 갖고 있어 성능 측면에서 뿐 만 아니라 전력변환장비의 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 반도체 소자이다. 특히 unipolar 계열의 소자에서 괄목할 만한 특성을 보이고 있다. 현재 쇼트키 장벽 다이오드의 경우 5kV급, UMOSFET의 경우 3kV급의 소자까지 보고되고 있으며 반도체 물질 중에서 가장 활발히 연구가 진행되고 있는 분야 중의 하나이다. 단결정성장 분야에서도 3인치 급이 상용화 되었으며 4인치 크기의 웨이퍼의 상용화가 조만간 실현될 것으로 기대되고 있다. 이러한 기술적 발전을 토대로 600V, 1200V급 쇼트키 다이오드가 PFC boost 용으로 시판되고 있으나 아직은 다른 반도체 소자에 비해 미미한 실정이다. 현재에는 $250^{\circ}C$까지의 온도영역에서 실리콘 SOI(Silicon on Insulator) 소자가 주로 사용되고 있다. 그러나 $300^{\circ}C$를 넘는 온도 영역에서는 실리콘으로는 한계가 있고, 특히 SOI는 전력소자에 적용하기는 한계가 있어 주로 저전력 고온소자가 필요한 부분에 적용이 되고 있다. 따라서 전력용에 적합한 고온소자로 탄화규소 소자의 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 추세로 보아 $200-300^{\circ}C$ 영역의 응용분야에서는 SOI와 탄화규소가 함께 적용될 것으로 예상되며, $300^{\circ}C$를 넘는 온도영역에서는 탄화규소 소자의 우월적 지위가 예상된다. 이러한 이유로 탄화규소 반도체소자의 응용 분야는 크게 확대될 것으로 예상되며 국가적 차원의 지원 및 육성이 요구되는 분야 중의 하나이다.t로 사용한 소자보다 발광 소광 현상이 적게 일어난 것에 기인하였다고 생각된다. 두 소자 모두 $40mA/cm^2$ 에서 이상적인 화이트 발란스와 같은(0.33,0.33)의 색좌표를 보였다.epsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다. 연구에서 연구된 $[^{18}F]F_2$가스는 친핵성 치환반응으로 방사성동위원소를 도입하기 어려운 다양한 방사성의 약품개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.었으나 움직임 보정 후 영상을 이용하여 비교한 경우, 결합능 변화가 선조체 영역에서 국한되어 나타나며 그 유의성이 움직임 보정 전에 비하여 낮음을 알 수 있었다. 결론: 뇌활성화 과제 수행시에 동반되는 피험자의 머리 움직임에 의하여 도파민 유리가 과대평가되었으며 이는 이 연구에서 제안한 영상정합을 이용한 움직임 보정기
Kim, S.;Bang, B.S.;Ren, F.;d'Entremont, J.;Blumenfeld, W.;Cordock, T.;Pearton, S.J.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.4
no.3
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pp.217-221
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2004
[ $CO_2$ ]laser ablation rates for bulk 4H-SiC substrates and GaN/AIN/SiC templates in the range 229-870 ${\mu}m.min^{-1}$ were obtained for pulse energies of 7.5-30 mJ over diameters of 50·500 ${\mu}m$ with a Q-switched pulse width of ${\sim}30$ nsec and a pulse frequency of 8 Hz. The laser drilling produces much higher etch rates than conventional dry plasma etching (0.2 - 1.3 ${\mu}m/min$) making this an attractive maskless option for creating through-wafer via holes in SiC or GaN/AlN/SiC templates for power metal-semiconductor field effect transistor applications. The via entry can be tapered to facilitate subsequent metallization by control of the laser power and the total residual surface contamination can be minimized in a similar fashion and with a high gas throughput to avoid redeposition. The sidewall roughness is also comparable or better than conventional via holes created by plasma etching.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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