• 전자공학회논문지SC
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• 제38권2호
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• pp.50-55
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• 2001

저 전력을 소모하는 새로운 방식의 논리회로를 설계하여 이의 성능실험을 위해 패리티체커를 구성하여 시뮬레이션 하였다. 기존의 저전력 소모용으로 설계된 논리회로(CPL, DPL, CCPL 등)들은 패스 트랜지스터를 통과하면서 약해진 신호를 풀 스윙 시키기 위해서 인버터를 사용하는데, 이 인버터가 전력소모의 주원인이 되고 있음이 본 논문에서 시뮬레이션 결과 밝혀졌다. 따라서 본 본문에서는 인버터를 사용하지 않고 신호를 풀스윙 시킬 수 있는 회로를 고안하였다. 기존의 CCPL게이트로 구성한 패리티체커에 비해 본 논문에서 제안한 게이트로 구성된 것이 33%의 전력을 적게 소모하는 것으로 시뮬레이션 결과 나타났다.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.109-114
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• 2002

본 연구에서는 기존의 Colpitts VCO에서 바이어스 저항에 의한 성능 저하문제를 간단한 트랜지스터의 모델을 사용하여 분석하고, 발진기의 성능을 저하시키는 바이어스 저항의 영향을 제거하는 새로운 구조를 제시한다. 또한 이를 이용하여 차세대 이동통신용 소형, 저 전력 VCO를 설계하고 제작하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.145-145
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• 2010

반도체 소자의 크기가 수십 나노미터 영역으로 줄어들면서, 메모리 소자 또한 미세화를 위해 새로운 기술을 요구하고 있다. 1T DRAM은 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터 구조를 가진 기존의 DRAM과 달리, 캐패시터 영역을 없애고 하나의 트랜지스터만으로 동작하기 때문에 복잡한 공정과정을 줄일 수 있으며 소자집적화에도 용이하다. 또한 SOI (Silicon-On-Insulator) 기판을 사용함으로써 단채널효과와 누설전류를 감소시키고, 소비전력이 적다는 이점을 가지고 있다. 1T DRAM은 floating body effect에 의해 상부실리콘의 중성영역에 축적된 정공을 이용하여 정보를 저장하게 된다. floating body effect를 발생시키기 위해 본 연구에서는 SOI 기판을 사용한 MOSFET을 사용하였는데, SOI 기판은 불순물 도핑농도에 따라 상부실리콘의 공핍층 두께가 결정된다. 실제로 불순물을 $10^{15}cm^{-3}$ 정도 도핑을 하게 되면 완전공핍된 SOI 구조가 된다. 이는 subthreshold swing값이 작고 저전압, 저전력용 회로에 적합한 특성을 보이기 때문에 부분공핍된 SOI 구조보다 우수한 특성을 가진다. 하지만, 상부실리콘의 중성영역이 완전히 공핍되어 정공이 축적될 공간이 존재하지 않게 된다. 이를 해결하기 위해 기판에 전압을 인가 후 kink effect를 확인하여, 메모리 소자로서의 구동 가능성을 알아보았다. 본 연구에서는 상부실리콘의 두께가 감소함에 따라 1T DRAM의 메모리 특성변화를 관찰하고자, TMAH (Tetramethy Ammonuim Hydroxide) 용액을 이용한 습식식각을 통해 상부실리콘의 두께가 각기 다른 소자를 제작하였다. 제작된 소자는 66 mv/dec의 우수한 subthreshold swing 값을 나타내며 빠른 스위칭 특성을 보였다. 또한 kink effect가 발생하는 최적의 조건을 찾고, 상부실리콘의 두께가 메모리 소자의 쓰기/소거 동작의 경향성에 미치는 영향을 평가하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.163-168
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• 2010

본 논문에서는 전력용 반도체 소자를 위한 과열보호시스템의 설계 및 구현에 관한 내용을 다룬다. 제안된 시스템은 전력용 반도체 소자의 온도를 검출하기 위해서 별도의 온도센서나 트랜지스터를 사용하는 기존의 방법과 달리 파워 MOSFET의 $R_{ds(on)}$ 특성만을 이용한다. 과열보호를 위한 제안된 방법은 IRF840 파워 MOSFET를 이용하여 성공적으로 시험되었다. 제안된 과열보호 알고리즘을 구현하기 위해 PIC 마이크로컨트롤러인 PIC16F877A 소자를 사용하였다. 내장된 10-bit A/D 변환기는 IRF840의 소스와 드레인 전압변화를 검출하기 위해 이용된다. 측정된 소스-드레인 간 전압으로부터 도출된 온도-저항 간의 관계식은 파워 MOSFET의 게이트 트리거 신호를 제어한다. 만약 검출된 온도 전압의 임계값이 설정된 임의의 보호온도 전압 값을 초과할 때 마이크로컨트롤러는 파워 MOSFET으로부터 트리거 신호를 제거시켜 파워 MOSFET이 과열되는 것을 방지한다. 실험결과는 제안된 시스템이 정확도 측면에서 1.5%의 오차 이내로 정확함을 보여주었다.

• 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.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.584-597
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• 2011

본 논문에서는 WIN Semiconductors사의 0.5 ${\mu}m$ PHEMT 공정을 이용하여 GSM/EGSM/DCS/PCS 4중 대역을 위한 저손실, 고전력의 RF SP6T 스위치 칩을 설계, 제작 및 측정하였다. 스위치 특성을 개선시킬 수 있는 최적의 구조를 위해서 series와 series-shunt 구조를 혼용하였고, 칩 크기를 줄이기 위해서 수신단에 공통 트랜지스터 구조를 사용하였다. 또한, 시스템에 사용되는 ON, OFF 상태의 입력 전력을 고려하여 트랜지스터의 게이트 크기와 스택(stack) 수를 결정하였다. 마지막으로 피드 포워드(feed forward) 캐패시터, shunt 캐패시터 그리고 shunt 트랜지스터의 기생 인덕턴스 공진 기법을 적용하여 격리도 및 전력 특성을 개선하였다. 제작된 스위치 칩의 크기는 $1.2{\times}1.5\;mm^2$이며, S 파라미터 측정 결과 삽입 손실은 0.5~1.2 dB, 격리도는 28~36 dB를 보였다. 전력 특성으로는 4 W의 입력 전력에 대해서도 삽입 손실 및 격리도의 특성 변화가 없었으며, 75 dBc 이상의 2차 및 3차 고조파 억제 특성이 확보되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권3호
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• pp.40-47
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• 2009

본 논문에서는 W-CDMA 기지국용 envelope tracking 전력 증폭기의 선형성 특성을 개선하는 새로운 드레인 바이어스 기법을 제안한다. 기존의 envelope tracking 전력 증폭기에서 드레인 바이어스 전압은 트랜지스터의 문턱전압 근처까지 감소하여 선형성 특성이 크게 나빠진다. 이 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 입력 신호가 작을 때는 드레인 바이어스 전압이 고정된 class AB로 동작하게 하고 입력 신호가 클 때는 envelope tracking 동작을 하도록 하는 방법을 제안한다. 또한, envelope tracking 동작에서 신호의 왜곡을 줄이도록 드레인 바이어스 전압과 입력 신호의 관계를 새로이 구한다. 제안된 기법의 효과를 검증하기 위하여 class AB Si-LDMOS 전력 증폭기를 사용하여 W-CDMA envelope tracking 전력 증폭기를 설계하였다. 제안된 드레인 바이어스 기법은 평균 효율을 저하시키지 않으면서 선형성 특성을 크게 개선하여 추가의 선형화 기법 없이도 W-CDMA 기지국용 전력 증폭기의 선형성 사양을 만족시키는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.852-853
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• 2015

본 논문에서는 차량 추돌 방지 레이더용 24GHz 전압제어발진기를 제안한다. 제안한 회로는 TSMC $0.13-{\mu}m$ 고주파 CMOS 공정 ($f_T/f_{MAX}=120/140GHz$)으로 구현되어 있고, 1.5 볼트 전원전압에서 동작한다. 전체 칩 면적과 소비전력을 줄이기 위해 수동형 인덕터 대신 트랜지스터와 전류원으로 구성된 능동형 인덕터부를 사용하였다. 제작된 전압제어발진기는 기존 연구 결과에 비해 동작주파수에서 6.1mW의 낮은 소비전력 특성과 $0.06mm^2$의 매우 작은 칩 면적 특성을 보였다.

• 센서학회지
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• 제3권1호
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• pp.54-60
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• 1994

본 논문에서는 멀티센서 신호처리용 집적회로를 구성하였다. 제안된 회로는 멀티센서 신호 선택을 위한 아날로그 멀티플렉서, 노이즈 제거와 신호증폭을 위한 능동 필터, 디지탈 신호처리부와의 인터페이스를 위한 샘플-홀드 회로 등으로 구성하였다. 이러한 기능회로들을 CMOS 트랜지스터로 설계하여 집적화를 가능케 하였으며, 이로 인해 멀티센서 신호처리 시스템의 저소비전력화, 소형화를 구현케하였다.