• 제목/요약/키워드: dielectric breakdown

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고전압 펄스 발생기를 위한 강유전체의 전압 출력 특성 (The Characteristics of the Output Voltage Ferroelectrics for High Voltages Pulse Generators)

  • 장동관;최순호;황선묵;허창수
    • 전기학회논문지
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    • 제62권10호
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    • pp.1408-1412
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    • 2013
  • High power pulse generating technology is to accumulate the energy for relatively long and then to create a strong force by emitting the energy very fast. High power pulse generating technology has recently been using in various fields like environments, industry, research, military and so on. Numerous studies about high power pulse generators have already been performed and commercialized in various conditions. However, in aspect of their size and weight, it is hard to carry the generators which currently have been developed. For these reasons, din nations like America or Russia, the researches have been performed for Ferroelectric Generators(FEG), which have relatively simple structure and are economical. To realize the ferroelectric generator, in this study, we selected the PZTs which have different physical properties respectively, and then shocked them using explosives. The PZT samples with volumes of $0.31{\sim}0.94cm^3$ were depolarized by shocked and produced the waveform that have peak voltages of 4.28 ~ 15kV. The lowest relative permittivity sample generated much higher peak voltage. And sudden voltage drops which seem to be caused by dielectric breakdown were observed in some experiments using low young's modulus samples. Also, increase in thickness led to increase in peak voltage, but the ratio of the voltage rise did not reach the ration of the thickness increase.

22.9[kV]이하 XLPE 전력케이블의 열 충격 시험 및 절연파괴 특성 (The Properties of Dielectric Breakdown and Thermal Stresses below 22.9[kV] Class XLPE Power Cable)

  • 김영석;송길목;김선구
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제22권4호
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    • pp.54-60
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    • 2008
  • 2002년부터 시행되어오고 있는 제조물 책임법에 의해 사고케이블의 원인분석과 사고패턴에 대한 데이터베이스화가 중요하다. 더욱이 가속열화상태에서 전력케이블 사고의 패턴 및 모의실험은 데이터베이스 시스템 구축에 필요하다. 본 논문에서는 열 열화 따른 22.9[kV]이하 케이블의 열 충격시험을 수행하였다. 이 시험은 IEC60811-3-1에 따른다. 시험결과로부터, 22.9[kV]급 A사 전력케이블은 표면이 변색되었고 길이방향으로 급격하게 감소되었다. 특히, A사 전력케이블의 열 중량 특성이 심하게 변함에 따라, 케이블 제조상의 문제일 것이라 추측된다. 만약 전력케이블의 제조상의 결함에 의한 것이라면, 피해자들은 PL환경 하에 손해배상을 받을 수 있을 것이다.

XLPE 절연체의 트리 채널내 보이드방전에 의한 AE신호로 절연열화 검출 기법 연구 (Fundamental Study of Degradation Diagnosis using AE Signals with Void Discharge in XLPE Insulation)

  • 이상우
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제20권2호
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    • pp.75-80
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    • 2006
  • 본 논문은 전력 케이블의 절연체인 XLPE 시료에 상용주파수 교류전압을 인가하였을 때, 절연열화에 의한 보이드방전 펄스신호와 AE신호 및 트리진전 특성을 검출하고 관찰하였다. 또한 XLPE 절연체의 트리 채널내 인가전압에 따라 보이드방전 펄스신호와 AE신호를 각각 관측하였다. 실험 결과 전력 케이블의 절연체인 XLPE 시료의 보이드 존재 유 무에 따른 트리진전 형상은 보이드 존재시에는 수지형으로 성장하였으나, 무보이드시에는 수초형으로 성장하였다. XLPE 절연체내의 트리진전 특성은 보이드 존재시에는 열화시간이 경과함에 따라 급격히 증가하였으나, 무보이드시에는 열화 시간이 경과함에 따라 트리의 성장 형상은 감소되는 것으로 나타났다. 전력 케이블 절연체인 XLPE의 트리 채널내 보이드방전에 의한 AE신호의 주파수 스펙트럼으로 분석한 결과, AE신호의 크기에 따라 변화되었으며 그 주파수 영역은 대략 1.0[MHz] 이하의 분포인 것으로 관측되었다.

화학기상증착법에 의한$TiO_2$박막의 구조 및 전기적 특성에 관한 연구 (Characterization of Structure and Electrical Properties of $TiO_2$Thin Films Deposited by MOCVD)

  • 최상준;이용의;조해석;김형준
    • 한국재료학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.3-11
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    • 1995
  • Titanium oxide$(TiO_{2})$ 박막을 금속 알콕사이드 물질인 $(Ti(OC_3H_7)_4$(titanium isopropoxide)를 이용하여 p-Si(100) 기판위에 상압 화학 기상 증착법으로 증착시켰다. $(TiO_{2})$ 박막의 증착기구는 단순경 계층 이론으로 잘 설명되었으며, 화학반응 지배 기구 영역에서 겉보기 활성화 에너지는 18.2kcal/mol이었다. 증착된 박막은 $250^{\circ}C$이상에서 anatase상의 결정질 박막이었으며, 고온에서 열처리를 했을 경우에 rutile상으로 전이하였다. 박막의 상전이에는 열처리 온도외에도 열처리 시간과 박막의 두께가 영향을 미쳤다. 정전용량-전압특성을 조사해 본 결과 전형적인 MOS 다이오드구조의 특성을 보였으며, 비유전율 상수는 약 80정도였다. 제조한 $(TiO_{2})$ 박막의 열처리 공정 후에는 정전용량이 감소하였으며, 첨가물을 사용한 박막은 열처리 전과 같았다. 이때 $V_{FB}$는 -0.5 ~ 1.5V였다. 전기전도 특성을 알아보기 위하여 전류-전압특성을 조사하였으며 증착된 박막의 전도기구는 hopping mechanism이었다. 전기적 특성을 개선하기 위해서 후열처리 방법과 박막 증착시 Nb, Sr을 첨가하였으며, 모두 누설전류의 감소와 정전파괴전압의 증가를 가져왔다.

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게이트 물질을 달리한 MOS소자의 플라즈마 피해에 대한 신뢰도 특성 분석 (The Evaluation for Reliability Characteristics of MOS Devices with Different Gate Materials by Plasma Etching Process)

  • 윤재석
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제4권2호
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    • pp.297-305
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    • 2000
  • 본 논문에서는 다양한 안테나 면적을 가지는 다결정실리콘(poly-Si) 및 폴리사이드(polycide) 게이트 물질을 게이트로 갖는 커패시터 및 n/p-MOS 트랜지스터를 사용하여 AAR(Antenna Area Ratio)의 크기에 따른 플라즈마 피해를 측정 및 분석하였다. 플라즈마 공정에 대한 신뢰도 특성을 조사하기 위해, MOS 소자의 게이트 물질을 달리하여 플라즈마 공정에 대한 초기 특성 및 F-N 스트레스와 hot carrier 스트레스 인가시의 n/p-MOSFET의 열화 특성을 측정한 결과 금속 AR에 의하여 플라즈마 공정의 영향을 받는 것으로 관찰되었다. 폴리사이드 게이트 구조가 다결정실리콘 게이트 구조보다 AAR에 따른 정전류 스트레스 인가시의 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown)및 게이트 전압의 변화 등과 같은 신뢰성 특성에서 상당히 개선됨을 알 수 있었다. 이는 텅스텐 폴리사이드 형성 공정 중에 불소가 게이트 산화막에 함유되었기 때문인 것으로 설명할 수 있으며, 게이트 물질로 폴리사이드를 사용한 소자에서 플라즈마 영향을 줄일 수 있다는 사실이 차세대 MOS 소자의 게이트 박막으로 폴리사이드 게이트 박막을 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

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전기 화학적 방법을 이용한 소결도의 측정 (Measurement of Glass Sintering Degree by Electro-chemical Method)

  • 차재민;김웅식;이병철;류봉기
    • 한국세라믹학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.553-559
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    • 2003
  • PDP(Plasma Display Panel) rib은 고정세의 패턴 설계 및 복잡, 다양한 공정으로 제조되고 있다. Rib은 PDP제조 공정 및 역할상 매우 중요한 부분의 하나이며 rib의 소결 정도는 cross-talk와 같은 현상을 방지하는 데에 중요한 역할을 한다. 저렴하고 높은 양산성을 가진 rib은 주로 스크린 프린팅법에 의해 제작되지만, 인쇄, 소성 등 일련의 제조 공정을 거친 후 얻어진 수백 $\mu\textrm{m}$ 미세규격의 격벽 소결체의 소결도를 정확히 평가하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 rib의 소결도를 직접적 판단할 수 있는 방법에 대한 연구의 일환으로서 주로 소결 말기에 나타나는 기공의 응집, 성장을 potentiostat로 기공에서의 절연 파괴, 전계 집중의 원리를 이용함으로서 소결도를 측정했다 이 측정값은 각 온도에서 열처리한 시편에 대한 밀도값과 유사한 경향성이 나타남을 확인할 수 있었다 개기공, 폐기공의 분포에 따라 예상될 수 있는 측정오차는 온도에 따른 미세구조의 변화를 수차례의 전자 현미경 관찰을 통해 확인, 검증하여 미세규격 rib 소결도의 판단을 전기화학적 방법으로 예측 가능하다는 것을 알 수 있었다.

RF스퍼터링법을 이용한 강유전체 $LiNbO_3$ 박막의 제작과 특성연구 (The study on characteristics and fabrications of ferroelectric $LiNbO_3$ thin films using RF sputtering)

  • 최유신;정세민;최석원;이준신
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.1352-1354
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    • 1998
  • $LiNbO_3$ transistor showed relatively stable characteristic, low interface trap density, and large remanent polarization. This paper reports ferroelectric $LiNbO_3$ thin films grown directly on p-type Si(100) substrates by 13.56 MHz rf magnetron sputtering system for FRAM applications. To take advantage of low temperature requirement for growing films, we deposited $LiNbO_3$ films lower than $300 ^{\circ}C$. RTA(Rapid Thermal Anneal) treatment was performed for as-deposited films in an oxygen atmosphere at $600^{\circ}C$ for 60 sec. We learned from X-ray diffraction that the RTA annealed films were changed from amorphous to poly-crystalline $LiNbO_3$ which exhibited (012), (015), and (022) orientations. The I-V characteristics of $LiNbO_3$ films before and after anneal treatment showed that RTA improved the leakage current of films. The leakage current density of films decreased from $10^{-5}$ to $10^{-7} A/cm^2$ at room temperature measurement. Breakdown electric field of the films exhibited higher than 500 kV/cm. The C-V curves showed the clockwise hysteresis represents ferroelectric switching characteristics. From C-V curves, we calculated dielectric constant of thin film $LiNbO_3$ as 27.5 which is close to that of bulk value.

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$N_2O$ 가스에서 열산화막의 재산화에 의해 형성된 oxynitride막의 특성 (Properties of the oxynitride films prepared by reoxidation of thermal oxide in $N_2O$)

  • 배성식;이철인;최현식;서용진;김태형;김창일;장의구
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1993년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.39-43
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    • 1993
  • Electricial characteristics of gate dielectrics prepared by reoxidation of thermal $SiO_2$ in nitrous oxide gas have been investigated. 10 and 19nm-thick oxides were reoxidized at temperatures of $900-1000^{\circ}C$ for 10-60 min in $N_2O$ ambient. As reoxidation proceeds, it is shown that nitrogen concentration at $Si/SiO_2$ interface increases gradually through the AES analysis. Nitrogen pile-up at $Si/SiO_2$ interface acts as a oxidant diffusion barrier that reduces the oxidation rate significantly. And it not only strengthen oxynitride structure at the interface but improve the gate dielectric qualities. Reliabilities of oxynitride films are conformed by the breakdown distributions and constant current stress technique. Therefore, the oxynitride films made by this process show a good promise for future ULSI applications.

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이원계 $SiO_2$$TiO_2$ 박막의 저항 변화 특성 (Resistance Switching Characteristics of Binary $SiO_2\;and\;TiO_2$ Films)

  • 박인성;김경래;안진호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.15-19
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    • 2006
  • 이원계 산화막인 비정질 $SiO_2$와 다결정 $TiO_2$의 저항 변화 특성을 연구하였다. Metal-Insulator-Metal의 저항 소자를 형성하여 전압 sweep에 의한 I-V를 측정하여 저항 상태를 확인하였다. 즉, 낮은 저항 상태 (LRS) 와 높은 저항 상태 (HRS) 의 두 가지 저항 상태가 존재하였으며, LRS는 전압에 의한 절연체의 불완전한 breakdown 후에, HRS는 전압에 의한 negative differential resistance 후에 각각 나타났다. LRS의 경우에는 Ohmic 전도 mechanism에 의해서, HRS의 경우에는 Schottky contact에 의한 potential barrier의 생성이 저항 상태를 결정한다고 제안하였다. 즉, potential barrier의 생성과 소멸이 두 저항 상태를 형성한다고 할 수 있다. 유전율이 높은 $TiO_2$$SiO_2$에 비하여, 낮은 동작 특성 전압을 나타내었으며, 1 V에서의 저항비도 높았다.

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마이카 고전압 커패시터의 환경시험과 가속 수명시험을 통한 신뢰성 평가 (Reliability assessment of mica high voltage capacitor through environmental test and accelerated life test)

  • 박성환;함영재;김정석;김경훈;소성민;전민석
    • 한국결정성장학회지
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    • 제29권6호
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    • pp.270-275
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    • 2019
  • 마이카 커패시터는 세라믹 커패시터에 비해 내고충격 특성이 우수하여 다양한 유도무기체계의 고전압 기폭장치에 적용된다. 본 연구에서는 국산화된 마이카 고전압 커패시터의 고전압 기폭장치 적용을 위해 단자강도시험, 내습성시험, 열충격시험과 같은 환경시험과 함께 가속 수명 시험을 진행하였다. 마이카 고전압 커패시터의 고장모드는 절연저항 감소 및 이를 통한 절연 파괴이다. 가속수명모델의 중요 상수를 실험적으로 도출하였으며 전압계수 n 및 활성화 에너지 Ea는 각각 5.28 및 0.805 eV이었다. 가속모델식을 이용하여 도출한 가속계수는 496이었으며 가속수명시험을 통해 도출된 정상 사용 조건에서의 마이카 고전압 커패시터의 수명은 38.5년으로 기폭장치 적용에 문제가 없는 것으로 확인되었다.