• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권4호
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• pp.199-202
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• 2017

Silicon carbide (SiC) is being spotlighted as a next-generation power semiconductor material owing to the characteristic limitations of the existing silicon materials. SiC has a wider band gap, higher breakdown voltage, higher thermal conductivity, and higher saturation electron mobility than those of Si. When using this material to implement Schottky barrier diode (SBD) devices, SBD-state operation loss and switching loss can be greatly reduced as compared to that of traditional Si. However, actual SiC SBDs exhibit a lower dielectric breakdown voltage than the theoretical breakdown voltage that causes the electric field concentration, a phenomenon that occurs on the edge of the contact surface as in conventional power semiconductor devices. Therefore in order to obtain a high breakdown voltage, it is necessary to distribute the electric field concentration using the edge termination structure. In this paper, we designed an edge termination structure using a field plate structure through oxide etch angle control, and optimized the structure to obtain a high breakdown voltage. We designed the edge termination structure for a 650 V breakdown voltage using Sentaurus Workbench provided by IDEC. We conducted field plate experiments. under the following conditions: $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, and $75^{\circ}$. The experimental results indicated that the oxide etch angle was $45^{\circ}$ when the breakdown voltage characteristics of the SiC SBD were optimized and a breakdown voltage of 681 V was obtained.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.325-333
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• 2021

A 3 kW grid-tied PV inverter with Gallium nitride high-electron mobility transistor (GaN HEMT) for domestic commercialization was developed using boost converter and full-bridge inverter with LCL filter topology. Recently, many GaN HEMTs are manufactured as surface mount packages because of their lower parasitic inductance characteristic than standard TO (transistor outline) packages. A surface mount packaged GaN HEMT releases heat through either top or bottom cooling method. IGOT60R070D1 is selected as a key power semiconductor because it has a top cooling method and fairly low thermal resistances from junction to ambient. Its characteristics allow the design of a 3 kW inverter without forced convection, thereby providing great advantages in terms of easy maintenance and high reliability. 1EDF5673K is selected as a gate driver because its driving current and negative voltage output characteristics are highly optimized for IGOT60R070D1. An LCL filter with passive damping resistor is applied to attenuate the switching frequency harmonics to the grid-tied operation. The designed LCL filter parameters are validated with PSIM simulation. A prototype of 3 kW PV inverter with GaN HEMT is constructed to verify the performance of the power conversion system. It achieved high power density of 614 W/L and peak power efficiency of 99% for the boost converter and inverter.

• 한국재료학회지
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• 제29권7호
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• pp.456-462
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• 2019

ZnO thin-films are grown on a p-Si(111) substrate by RF sputtering. The effects of growth temperature and $O_2$ mixture ratio on the ZnO films are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and room-temperature photoluminescence (PL) measurements. All the grown ZnO thin films show a strong preferred orientation along the c-axis, with an intense ultraviolet emission centered at 377 nm. However, when $O_2$ is mixed with the sputtering gas, the half width at half maximum (FWHM) of the XRD peak increases and the deep-level defect-related emission PL band becomes pronounced. In addition, an n-ZnO/p-Si heterojunction diode is fabricated by photolithographic processes and characterized using its current-voltage (I-V) characteristic curve and photoresponsivity. The fabricated n-ZnO/p-Si heterojunction diode exhibits typical rectifying I-V characteristics, with turn-on voltage of about 1.1 V and ideality factor of 1.7. The ratio of current density at ${\pm}3V$ of the reverse and forward bias voltage is about $5.8{\times}10^3$, which demonstrates the switching performance of the fabricated diode. The photoresponse of the diode under illumination of chopped with 40 Hz white light source shows fast response time and recovery time of 0.5 msec and 0.4 msec, respectively.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.35-45
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• 2022

본 논문에서는 PV 시스템에서 태양광 발전 시스템의 완전한 동작을 위해 DC-DC 벅-부스트 컨버터와 MPPT (Maximum Power Point Tracking)제어 시스템에 대한 완전한 동작 시스템에 대해 모델링하고 시뮬레이션을 수행하여 양호한 동작을 확인하고자 한다. 이를 위해 이중층 커패시터(EDLC:Electric double-layer capacitors )를 사용한 순간전압강하 보상장치가 개발되어 적용되고 있다. 따라서 태양광 발전의 ESS(Energy Storage System)를 고려한 PCS(Power Conditioning System)를 제안하여 부하평준화를 통한 전력의 안정적인 공급을 확인한다. 본 논문에서는 순간전압강하 보상장치(DVR :Dynamic Voltage Restorer)에 사용되는 전기 이중층 커패시터에 비해 동일 사이즈 대비 에너지 밀도가 높은 하이브리드 커패시터(hybrid capacitor)를 적용하는 연구를 하였고, 단상 3[kW] 계통 연계형 태양광 전력변환기를 제안하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.299-305
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• 2022

다양한 물리적 신호를 디지털 신호 영역에서 처리하기 위해서 센서의 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기 (ADC)는 시스템 구성에 있어 매우 중요한 구성 블록이다. 센서 신호 처리를 위한 아날로그 회로의 역할을 디지털로 변환하는 추세에 따라 이러한 ADC의 해상도는 높아지는 추세이다. 또한 ADC는 모바일 기기의 배터리 효율 증대를 위해서 저전력 성능이 요구된다. 기존 integrating 시그마-델타 ADC의 경우 고해상도를 가지는 특징이 있지만, 저전압 조건과 미세화 공정으로 인해 적분기의 연산증폭기 이득 오차가 증가해 정확도가 낮아지게 된다. 이득 오차를 최소화하기 위해 버퍼 보상 기법을 적용할 수 있지만 버퍼의 전류가 추가된다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이와 같은 단점을 보완하고자 버퍼를 스위칭하며 전류를 최소화시키고, 하이패스 바이어스 회로를 통해 settling time을 향상시켜 기존과 동일한 해상도를 갖는 ADC를 설계하였다.

• Progress in Superconductivity
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• 제4권1호
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• pp.1-9
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• 2002

Transferring single flux quanta across a Josephson junction at an exactly determined rate has made highly precise voltage measurements possible. Making use of self-shunted Nb-based SINIS junctions, programmable fast-switching DC voltage standards with output voltages of up to 10 V were produced. This development is now extended from fundamental DC measurements to the precise determination of AC voltages with arbitrary waveforms. Integrated RSFQ circuits will help to replace expensive semiconductor devices for frequency control and signal coding. Easy-to-handle AC and inexpensive quantum voltmeters of fundamental accuracy would be of interest to industry. In analogy to the development in the flux regime, metallic nanocircuits comprising small-area tunnel junctions and providing the coherent transport of single electrons might play an important role in quantum current metrology. By precise counting of single charges these circuits allow prototypes of quantum standards for electric current and capacitance to be realised. Replacing single electron devices by single Cooper pair circuits, the charge transfer rates and thus the quantum currents could be significantly increased. Recently, the principles of the gate-controlled transfer of individual Cooper pairs in superconducting A1 devices in different electromagnetic environments were demonstrated. The characteristics of these quantum coherent circuits can be improved by replacing the small aluminum tunnel Junctions by niobium junctions. Due to the higher value of the superconducting energy gap ($\Delta_{Nb}$ ＝ $7\Delta_{Al}$), the characteristic energy and the frequency scales for Nb devices are substantially extended as compared to A1 devices. Although the fabrication of small Nb junctions presents a real challenge, the Nb-based metrological devices will be faster and more accurate in operation. Moreover, the Nb-based Cooper pair electrometer could be coupled to an Nb single Cooper pair qubit which can be beneficial for both, the stability of the qubit and its readout with a large signal-to-noise ratio..

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.123-132
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• 2005

본 논문에서는 파장 다중 광 네트워크의 스위치 노드 개선에 관하여 기술한다. 현재 인터넷 트래픽의 급속한 증가로 인해 보다 큰 네트워크 용량이 요구되고 있다. 파장다중 광 네트워크는 고속의 데이터 전송과 데이터 속도와 유형에 대한 투명성 등을 제공하여 주기 때문에 미래의 광 네트워크 구성에 가장 유력한 기술이다. 이러한 광 네트워크에서는 많은 양의 멀터미디어 정보를 전송하고 이에 대한 트래픽을 처리 할 수 있으며 또한 트래픽의 제어가 가능한 노드 구조를 필요로 하고 있다 파장다중 광 네트워크 노드의 스위치는 스위칭을 위한 광 스위치 모듈과 파장 변환을 위한 파장 변환기 모듈로 구 성되고 광 마이크로 전자기계스위치(MEMS: Micro Electro Mechanical Switches)를 이용하여 광/전 또는 전/광 변환 없이 구현한다. 실험에서는 광 MEMS를 이용하여 스위치 노드를 구성하고 광신호의 성능과 스위치 패브릭의 동작 특성에 관한 검증을 통하여 광/전 또는 전/광 변환 없이 완전 광으로 대용량 트래픽을 처리함으로서 기존의 노드를 개선한 새로운 파장다중 광 스위치 노드를 제안한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권6호
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• pp.60-67
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• 2008

본 논문에서는 Bluetooth, Zigbee, WLAN 등 2.4GHz 대역 ISM-band 응용 분야를 위한 저 전력 주파수 합성기를 설계하였다. 저 전력 특성을 얻기 위해 전류소모가 큰 VCO, prescaler, ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator 등의 전력소모를 최적화하는데 중점을 두고 설계하였다. VCO는 전력소모 측면에서 유리한 NP-core 유형의 구조를 선택하여 위상잡음 특성과 전력소모를 최적화하였으며, prescaler는 정적 전류소모가 거의 없는 동적 회로 기술이 적용된 D-F/F을 사용하여 전력소모를 줄였다. 또한 다수의 로직으로 구성되는 3차 ${\Sigma}-{\Delta}$ modulator는 'mapping circuit'으로 구조를 단순화하여 작은 면적과 저 전력소모 특성을 갖도록 하였다. $0.18{\mu}m$ CMOS 공정으로 IC를 제작하여 성능을 측정한 결과 설계된 주파수 합성기는 1.8V 전원전압에서 7.9mA의 전류를 소모하고, 100kHz offset에서 -96dBc/Hz, 1MHz offset에서 -118dBc/Hz의 위상 잡음 특성을 보였다 또한 spur 잡음 특성은 -70dBc이며, 25MHz step의 주파수 변화에 따른 위상 고정 시간은 약 $15{\mu}s$이다. 설계된 회로의 칩 면적은 pad를 포함하여 $1.16mm^2$이며 pad를 제외한 면적은 $0.64mm^2$이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권4호
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• pp.65-73
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• 2003

본 논문은 진동형 각속도 검출 센서로부터 각속도 신호를 검출하는 애널로그 신호처리 ASIC의 구현에 관한 것이다. 각속도 검출 센서의 출력은 구조적으로 콘덴서의 용량변화로 나타나므로 이를 검출하기 위하여 전하 증폭기를 이용하였으며, 센서의 구동에 필요한 자체발진회로는 각속도 검출 센서의 공진 특성을 이용한 정현파 발진회로로 구현하였다. 특히 센서의 제조 공정으로 인한 특성 변화나 온도 변화와 같은 외부 요인에 의한 자체발진특성의 열화를 방지하기 위하여 자동이득조절회로를 사용하였다. 진동형 각속도 검출 센서의 동작특성에 의하여 진폭변조 형태로 나타나는 각속도 신호를 검출하기 위하여 동기검파회로를 사용하였다. 동기검파회로에서는 반송파의 크기에 따라 검파신호의 크기가 달라지는 현상을 방지하기 위하여 스위칭 방식의 곱셈회로를 사용하였다. 설계된 칩은 0.5㎛ CMOS 공정으로 구현하였으며, 1.2㎜×1㎜의 칩 크기로 제작되었다. 실험 결과 3V의 전원전압에서 3.6mA의 전류를 소비하였으며, 칩과 각속도 센서를 결합한 정상동작상태에서 직류에서 50㎐까지 잡음 스펙트럼 밀도는 -95 dBrms/√㎐에서 -100 dBrms/√㎐ 사이에 존재하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.613-622
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• 2013

본 논문에서는 ISM 13.56 MHz 대역 무선 전력 전송을 위한 인덕티브 클램핑 class-E 전력증폭기를 설계 및 실험하여 특성을 분석하였다. 구현된 전력증폭기는 수신 안테나가 회전체에 붙는 경우와 같이 송수신 안테나 간의 정합 상태가 변화하는 시스템에서 부정합 상태에서 전력증폭기에 공급되는 전류를 줄여 트랜지스터를 손상시키지 않고 안정적으로 동작하도록 하는 인덕티브 클램핑 방식으로 설계되었으며, 정합 회로를 이용하여 기존의 class-E 전력증폭기보다 고조파 성분에 대한 Filtering 특성을 개선하였다. 구현된 전력증폭기의 입력 주파수는 13.56 MHz, 입력 전력 25 dBm, 동작 전압 DC 28 V에서 측정한 결과, 출력 전력은 43 dBm, 기본 주파수 성분과 2차 고조파 신호 간의 출력 전력 차이 55 dBc 이상, 소모 전류 830 mA으로 전력부가 효율(power added efficiency)은 85 %로 높게 측정됐다. 마지막으로, 수신 안테나를 회전체에 부착하고 구현된 전력증폭기로 송수신 안테나로 전력을 송출하는 실험을 진행하였으며, 송신 안테나의 부정합 상태에는 소모 전류가 420 mA까지 줄어들어 트랜지스터가 손상되지 않는 것을 확인하였다.