• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권2호
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• pp.133-140
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• 2024

This study offers a comprehensive evaluation of the role and impact of advanced power semiconductors in solar module systems. Focusing on silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) materials, it highlights their superiority over traditional silicon in enhancing system efficiency and reliability. The research underscores the growing industry demand for high-performance semiconductors, driven by global sustainable energy goals. This shift is crucial for overcoming the limitations of conventional solar technology, paving the way for more efficient, economically viable, and environmentally sustainable solar energy solutions. The findings suggest significant potential for these advanced materials in shaping the future of solar power technology.

• 전기저널
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• 통권297호
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• pp.66-72
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• 2001

1957년에 사이리스터가 발표된 이래 파워반도체디바이스(이하 ''파워디바이스''라 한다)의 발전과 더불어 이것을 사용하여 전력변환$\cdot$제어와 이를 응용한 파워일렉트로닉스 산업도 현저한 발전을 이루어 왔다. 21세기를 맞이하여 지구의 유한성을 강하게 인식하고 자원과 에너지를 고도이용하는 순환형 사회에로의 전환을 도모하는 기술혁신과 IT(정보기술)를 구사한 기술보급의 움직임이 활발해지고, 파워일렉트로닉스와 그 키파트인 파워디바이스가 수행하여야 할 역할은 점점 더 중요해지고 있다. 이와 같은 배경 하에서 파워디바이스는 인버터제어를 주목적으로 사이리스터, GTO(Gate Turn-off Thyristor), 바이폴라트랜지스터, MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)에서 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에로 진전되고, 그 응용분야도 가전제품에서 OA, 산업, 의료, 전기자동차, 전철, 전력에 이르는 폭넓은 분야로 확대되었다. 현재 파워디바이스를 취급하는 전력의 범위는 수W의 스위칭 전원에서 GW급의 직류송전까지 9단위까지에 이르러 광범위한 전력 제어가 가능하게 되었다. 한편 응용의 중심이 되는 IGBT는, 고속화와 저손실화 및 파괴 내량의 향상을 지향한 개량을 거듭하여 제5세대제품이 나타나기 시작하였다. 또한 IGBT에 구동$\cdot$보호$\cdot$진단 회로 등을 넣어 모듈화한 IPM(Intelligent Power Module)이 그 편리성과 소형화를 특징으로 파워디바이스의 주역의 자리에 정착하였다. 가전$\cdot$산업$\cdot$자동차$\cdot$전철의 각 분야에서는 시장 니즈에 최적 설계된 IPM이 개발되게 되어 보다 더한 시장확대가 기대되고 있다. 또한 종래의 Si(실리콘)에 대신하는 반도체 재료로서 SiC(실리콘 카바이드 : 탄화규소)에 대한 기대가 크고 MOSFET나 SBD 등의 파워디바이스의 조기실용화에의 대처노력도 주목할 만하다.

• 한국통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.784-794
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• 1996

본 논문에는 PCS(WACS/TDMA) 단말기 내의 국부발진기에 적용 가능한 표면실장형 전압제어발진기의 체계적인 설계방법을 기술했다. 능동소자로는 표면 실장형 package로 구성되고 $f_{gamma}$가 4GHz인 silicon bipolar transistior를 2개 사용했으며 이들의 발진 한계로 인해 분리형으로 설계했고 공진기는 4층의 multilayer PCB의 제 3층을 이용한 strip line 공진기를 사용했다. 설계된 전압제어 발진기는 $12{\times}10{\times}4mm$의 크기를 가지며 동작 전압 3V에서 22mA의 전류소모와 출력 0 dBm, 주파수 조정폭 50MHz이상, 위상잡음이 중심주파수에서 100kHz offset 시 -100dBc/Hz의 성능을 보이고 있다. 크기와 전류소모 면에서는 개선이 요구되며 크기 면에서 개선은 좀더 소형인 chip부품을 사용 가능할 것이며, 전류소모 면에서는 좀더 높은 $f_{gamma}$를 갖는 transistor를 사용 개선할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1585-1587
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• 2004

이중 에피층 구조를 가지는 SOI(Silicon-On-Insulator) LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor)의 에피층 두께 변화에 따른 항복전압 특성을 분석하였다. 제안된 소자는 전하보상효과를 얻기 위해 n/p-epi의 이중 에피층 구조를 사용하였으며, 에피층 전체에 걸쳐서 전류가 흐를 수 있도록 하기 위해 trenched anode구조를 채택하였다. 본 논문에서는 n/p-epi층의 농도를 고정시킨 후 각각의 epi층의 두께를 변화시켜가며 simulation을 수행하였을 때 항복전압의 변화 및 표면과 epi층에서의 전계분포변화를 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2000년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자 분야
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• pp.187-190
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• 2000

We fabricated general photo diode, surface etched photo diode and floating gate MOSFET by CMOS process. In a design stage, we expect that surface etched photo diode will be improved as to photo sensitivity. However, because the surface of silicon was damaged in etching process, the surface etched diode had a high dark current as well as low photo current level. Finally, we examined the current-voltage properties for the floating gate MOSFET on n-well and confirmed that the device can be act as an efficient photo-sensor. The floating gate MOSFET was operated in parasitic bipolar transistor mode.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2000년도 추계학술대회 논문집 학회본부 A
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• pp.250-255
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• 2000

본 "수소 플라즈마를 이용한 SOI 기판 제작 및 SOI 전력용 반도체 소자 제작에 관한 연구"를 통해 수소플라즈마 전처리 공정에 의한 실리콘 기판 표면의 활성화를 통해 실리콘 직접 접합 공정을 수행하여 접합된 기판쌍을 제작할 수 있었으며, 접합된 기판쌍에 대한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통해 SOI(Silicon on Insulator) 기판을 제작할 수 있었다. 아울러, 소자의 동작 시뮬레이션을 통해 기존 SOI LIGBT(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor) 소자에 비해 동작 특성이 향상된 이중 채널 SOI LIGBT 소자의 설계 파라미터를 도출하였으며, 공정 시뮬레이션을 통해 소자 제작 공정 조건을 확립하였고, 마스크 설계 및 소자 제작을 통해 본 연구 수행으로 개발된 SOI 기판의 전력용 반도체 소자 제작에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.

• ETRI Journal
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• 제35권4호
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• pp.603-609
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• 2013

In this paper, we present a 600-V reverse conducting insulated gate bipolar transistor (RC-IGBT) for soft and hard switching applications, such as general purpose inverters. The newly developed RC-IGBT uses the deep reactive-ion etching trench technology without the thin wafer process technology. Therefore, a freewheeling diode (FWD) is monolithically integrated in an IGBT chip. The proposed RC-IGBT operates as an IGBT in forward conducting mode and as an FWD in reverse conducting mode. Also, to avoid the destructive failure of the gate oxide under the surge current and abnormal conditions, a protective Zener diode is successfully integrated in the gate electrode without compromising the operation performance of the IGBT.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.671-680
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• 2022

본 논문에서는 현재 출시되어 있는 전기차의 구동모터 사양을 대부분 포괄하는 200kW급 구동용 모터드라이버를 개발하였다. 고효율ㆍ고전력밀도를 달성하기 위해 기존 전력반도체(Insulated-gate bipolar transistor, IGBT)대신에 차세대 전력반도체(Silicon carbide, SiC)를 적용하였으며 SiC를 최적사용하기 위해 하드웨어에 대한 분석을 통해, 예상되는 효율 및 방열특성을 구하여 최적 설계를 하였다. 전기차 구동모터에 대부분 활용되는 매입형 영구자석 동기모터(Interior permanent-magnet synchronous machine, IPMSM)를 위한 벡터 제어 알고리즘을 DSP를 활용하여 구현하였다. 본 논문에서는 SiC기반 전기차 구동용 모터드라이버 시작품을 설계ㆍ제작하였으며 실험을 통해 성능을 검증하였다.

• ETRI Journal
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• 제27권5호
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• pp.569-578
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• 2005

The purpose of this paper is to describe the implementation of monolithically matching circuits, interface circuits, and RF core circuits to the same substrate. We designed and fabricated on-chip 1 to 6 GHz up-conversion and 1 to 8 GHz down-conversion mixers using a 0.8 mm SiGe hetero-junction bipolar transistor (HBT) process technology. To fabricate a SiGe HBT, we used a reduced pressure chemical vapor deposition (RPCVD) system to grow a base epitaxial layer, and we adopted local oxidation of silicon (LOCOS) isolation to separate the device terminals. An up-conversion mixer was implemented on-chip using an intermediate frequency (IF) matching circuit, local oscillator (LO)/radio frequency (RF) wideband matching circuits, LO/IF input balun circuits, and an RF output balun circuit. The measured results of the fabricated up-conversion mixer show a positive power conversion gain from 1 to 6 GHz and a bandwidth of about 4.5 GHz. Also, the down-conversion mixer was implemented on-chip using LO/RF wideband matching circuits, LO/RF input balun circuits, and an IF output balun circuit. The measured results of the fabricated down-conversion mixer show a positive power conversion gain from 1 to 8 GHz and a bandwidth of about 4.5 GHz.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권6호
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• pp.601-607
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• 2015

A set of novel silicon controlled rectifier (SCR) devices' characteristics have been analyzed and verified under the electrostatic discharge (ESD) stress. A ring-shaped diffusion was added to their anode or cathode in order to improve the holding voltage (Vh) of SCR structure by creating new current discharging path and decreasing the emitter injection efficiency (${\gamma}$) of parasitic Bipolar Junction Transistor (BJT). ESD current density distribution imitated by 2-dimensional (2D) TCAD simulation demonstrated that an additional current path exists in the proposed SCR. All the related devices were investigated and characterized based on transmission line pulse (TLP) test system in a standard $0.5-{\mu}m$ 24 V CDMOS process. The proposed SCR devices with ring-shaped anode (RASCR) and ring-shaped cathode (RCSCR) own higher Vh than that of Simple SCR (S_SCR). Especially, the Vh of RCSCR has been raised above 33 V. What's more, their holding current is kept over 800 mA, which makes it possible to design power clamp with SCR structure for on chip ESD protection and keep the protected chip away from latch-up risk.