본 논문은 Nanosheet FET(NSFET)와 FinFET의 소자 성능을 3차원 소자 시뮬레이션을 통하여 다양한 구조의 NSFET와 FinFET의 소자 시뮬레이션을 한다. NSFET와 FinFET의 전류-전압 특성을 시뮬레이션하였고, 그 전류-전압 특성으로부터 추출한 문턱전압, 문턱전압이하 기울기 등의 성능을 비교하였다. NSFET이 FinFET보다 전류-전압 특성에서 드레인 전류가 더 많이 흐르며 더 높은 문턱전압을 갖는다. 문턱전압이하 기울기는 NSFET와이 FinFET보다 더 가파른 기울기를 갖는다.
한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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pp.343-347
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1999
YBCO film을 이용한 meander 형태의 저항형 한류기에서 고장이 발생하였을 때 초기의 과도상태에서 볼수 있는 첨두전류를 억제하기 위하여 shunt 저항을 병렬로 취부한 경우의 전기적특성을 살펴보았다. 인가전압을 16.5 V$_{peak}$로 가하고 R$_0$는 1 ${\omega}$,R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 약 12.2 A$_{peak}$의 전류값에서 최초quench가 발생하였으며 초전도 한류소자에 quench 발생으로 인한 저항이 발생함과 동시에 I$_1$으로 흐르던 사고전류의 일부가 shunt 저항이있는 I$_2$으로 서서히 분로하여 첨두전류가 거의 발생하지 않았다. 이때 초전도 한류기를 적용하지 않은 경우 최대 사고전류는 약 16.5 A$_{peak}$이었으며 초전도 한류기를 적용한 경우는 최대 한류전류값이 9 A$_{peak}$에서 4주기후에는 5.8 A$_{peak}$이었다. 인가전압 V$_0$=113 V$_{peak}$이고 표준저항 R$_0$는 1${\omega}$, 그리고 R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 사고각 0 $^{\circ}$에서 사고전류값이 최고 23.0 A$_{peak}$까지 상승하고 이후 일정한 값을 유지하였다. 일반적으로 사고발생 직후에는 전류변화율에 의하여 전류값의 급격한 상승을 보이지만 shunt 저항이 전류분류의 역할을 수행하여 첨두전류는 거의 발생하지 않았다. 또한 상온의 gold층의 저항을 감안했을 때 사고발생후 약 36msec 후에 상온에 도달하였으며 shunt 저항이 없는 경우의 11 msec에 비하여 약 3배이상 길어졌다. 사고각 45 $^{\circ}$와 90 $^{\circ}$인 경우는 반복실험에 의한 시편의 특성저하(degradation)에 의하여 정상상태에서 초전도체에 흐르는 전류가 약간 발생하였다. 계통의 신뢰성이 중요한 요소로 작용하는 실제운전에서는 시편의 특성저하에 의한 quench전류의 감소를 감안하여 적절한 운전조건을 도출하여야 한다. 이상에서 앞으로는 장기간의 실제운전 조건을 고려하여 시편의 특성저하(degradation)와 가혹조건에 대한 전기적 특성에 대한 연구를 병행하고자 한다.
자성체 코어의 비선형 특성을 이용하여 DC와 AC 전류를 측정하는 Zero-Flux Current Transformer는 정밀 전류 측정용으로 많이 연구되고 있다. Zero-Flux Current Transformer는 DC 대전류 측정에 합당하며 저 전류 측정에 사용될 경우 소모전류, 안정되고 첨예한 필터 제작, magnetic modulator에 의한 zero point drift, 자화 전류가 비대칭일 때 출력 등과 같은 문제가 해결되어야 한다. 그리고 상용으로 사용하기 위하여 Hand-Held Type으로 제작되어야하며 동작시의 소모전류가 작고 정확도가 우수하여야 한다. 본 연구에서는 자화 전류가 비대칭일 때 출력을 zero로 만들기 위하여 사용하는 필터와 복잡한 회로로 구성된 magnetic modulator 부분을 여러개의 peak detector를 사용하여 AC와 DC를 측정하는 클램프미터를 개발하였으며 그 특성에 대한 내용을 기술하였다.
본 논문에서는 2세대 고온초전도 선재인 YBCO CC(Coated Conductor)를 사용하여 접합 없이 권선되는 새로운 형태의 고온초전도 팬케이크형 코일에 영구전류를 인가하기 위한 영구전류 스위치의 형태를 제안였다. 제안된 테이프 형태의 광폭 YBCO CC의 양끝부분을 제외한 중간부분을 2분할하여 감아 뒤집은 형태의 팬케이크 코일에는 접합부분이 없으므로 영구전류가 흐를 수 있으나, 전류의 인가를 위한 스위치를 별도로 제작하여 연결하기 곤란하다는 단점이 있다. 본 연구에서는 감아 뒤집은 고온초전도 팬케이크 코일의 한쪽 단부를 영구전류 스위치로 사용할 수 있는 구조를 제안하였고, 추후 연구에 실제로 사용될 12 mm 폭의 YBCO CC를 사용하여 영구전류 스위치를 제작하고 특성시험을 수행하였다.
고압 방전 램프는 점등 후부터 정상상태에 이르기까지 방전관 내부의 온도 및 압력이 광범위하게 변화하는 복잡한 동작 특성으로 모델링이 어렵다. 이러한 특성은 램프를 구동하는 안정기의 설계에 어려움이 따른다. 램프의 구동에는 초기 점화 시 높은 점화용 전압 펄스를 필요로 한다. 점화 후에 정상상태에 다다르면 램프 전극의 소모를 줄이기 위해 교류로 구동되어야 한다. 하지만 램프를 교류로 구동하게 되면 음향 공진 현상이 발생할 수 있다. 음향 공진 현상은 램프 구동 전류의 맥동성분이 큰 경우에도 발생을 할 수 있으므로 구동 전류의 맥동 성분의 크기는 최소화 돼야 한다. 램프의 수명시간을 길게 하려면, 안정기는 램프를 정격전력으로 구동하여야 한다. 따라서 안정기에서는 정전력 제어가 필요하게 된다. 램프 전류의 극성이 변화할 때, 램프 전류는 spike전류와 중첩이 된다. 본 논문에서는 spike 전류를 저주파구형파 램프 전류의 포락범위 안에 유지하고, 고주파 스위칭시손실을 줄이기 위해 소프트 스위칭 기법을 이용한 회로 설계를 제안했다. 제안된 방법은 시뮬레이션 및 이론적 수식적 방법으로 검증 했다.
본 논문에서는 스위치드 릴럭턴스 전동기 (SRM)의 히스테리시스 및 PI 전류제어기법의 응답특성에 관해 고찰하였다. SRM의 전류제어를 위해 가장 널리 적용되는 히스테리시스 제어기법은 전류응답특성이 빠르다는 장점이 있으나, 스위칭 주파수의 가변으로 인한 소음이 단점으로 알려져 있다. SRM의 전류제어를 위해 적용되는 다른 전류 제어기법으로는 PI 전류제어기법이 있으나, 비선형적인 특성으로 인해 일반적인 전동기 제어시스템과 같이 몇몇 고정된 변수들로 제어기를 설계하기가 용이하지 않다. 본 논문에서는 제한된 범위 내에서 전동기가 구동된다는 가정하에 선형화를 통한 PI 전류제어기를 설계하였다. 1마력 SRM을 적용하여 전류제어 및 속도제어 실험을 수행하였으며, 실험을 통해 얻어진 데이터는 적용 용도에 적합한 전류제어기법 선정을 위한 참고자료가 될 것으로 사료된다.
전회에 걸쳐서 AC 전력계통의 3상 단락전류와 1선 지락전류 및 계통접지 방식에 대하여 살펴 보았다. 본 장에서는 실제로 현장에서 사용되고 있는 Batteries, Rectifiers, DC Generators 등으로 구성되는 DC System의 제반 특성과 고장전류 계산을 쉽게 이해하도록 해설하고자 한다.
반절연 4H-SiC 기판을 이용한 LDIMOSFET에 대해 전류 통전 영역의 길이에 따른 항복전압 및 순방향 특성을 분석하였다. 또한, 온도 변화에 따른 역방향 상태 및 벌크 트랩 유무에 따른 누설전류 특성을 분석하였다. 전류 통전 영역의 두께를 $0.2{\mu}m$로 고정시키고 농도를 $1{\times}10^{15}/cm^3{\sim}1{\times}10^{17}/cm^3$ 까지 변화하였을 때 $2{\times}10^{16}/cm^3$인 경우에 1710V로 가장 높은 항복전압을 나타내었으며, 농도가 $2{\times}10^{16}/cm^3$ 이상인 경우 항복전압은 감소하는 특성을 나타내었다. 제안한 소자의 순방향 특성에 대해서도 simulation을 통해 특성을 분석하였으며, 항복전압이 1710V인 경우 온 저항은 $0.351{\Omega}-cm^2$를 나타내었다. 또한 벌크 트랩이 있는 경우에 대해 온도 변화 및 전류 통전 영역의 길이 변화에 따른 역방향 바이어스 상태에서의 누설전류 특성 변화에 대해서도 분석하였다.
본 논문에서는 발전기의 특성을 보다 정확히 해석하기 위해 발전기의 상세모델에 동일축 전류성분에 의한 포화특성과 교차자화에 의한 포화특성을 고려한 상태방정식을 발전기의 전류모델에 대하여 제시하였다. 발전기의 포화특성을 종래의 동일축성분 전류에 의한 포화특성 뿐만 아니라 교차자화 효과에 의한 포화특성까지도 고려할 수 있도록 각 경우의 자속쇄교수와 전류의 관계를 나타내는 인덕턴스 행렬의 표현식을 보였으며, 발전기를 해석하기 위한 기준 좌표계로 발전기의 d축이 q축보다 위상이 $90^{\circ}$앞서는 좌표계를 사용하여 관계식을 재정립함으로써 정태안정도 해석에 사용하던 기존의 발전기모델과 일치하도록 한였다. 사례연구를 통해서 보다 정확한 안정도 해석을 위해서는 교차자화 효과를 고려한 발전기 모델이 계통해석에 사용되어야 함을 입증하였다.
좋은 전기적 특성을 가지면서 소자의 크기를 줄이기에 용이한 Gate-all-around (GAA) twin Si nanowire field-effect transistors (TSNWFETs)의 연구가 많이 진행되고 있다. Switching 특성과 단채널 효과가 없는 TSNWFETs의 특성은 GAA 구조의 본질적인 특성이다. TSNWFETs는 기존의 single Si nanowire TSNWFETs와 bulk FET에 비하여 Drive current가 nanowire의 지름에 많은 영향을 받지 않는다. 그러나 TSNWFETs의 전체 on-current는 훨씬 작고 nanowire의 지름이 작아지면서 줄어들게 되면서 소자의 sensing speed와 sensing margin 특성의 악화를 가지고 온다. GAA TSNWFETs의 제작 및 전기적 실험에 대한 연구는 많이 진행되었으나, GAA TSNWFETs의 전기적 특성에 대한 이론적 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 GAA TSNWFETs의 nanowire 크기에 따른 전기적 특성을 관찰하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전기적 특성을 양자역학을 고려하여 3차원 TCAD 시뮬레이션을 툴을 이용하여 계산하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전류-전압 특성 계산을 통해 on-current 크기, subthreshold swing, drain-induced barrier lowering (DIBL), gate-induced drain leakage를 보았다. 전류가 흐르는 경로와 전기적 특성의 물리적 의미에 대한 연구를 위해 TSNWFETs에서의 전류 밀도, conduction band edge, potential 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 Switching 특성, 단채널 효과에 대한 면역 특성, nanowire의 단면적에 따른 전류 흐름을 보았다. nanowire의 크기가 작아지면서 DIBL이 증가하고 문턱전압과 전체 on-current는 감소하면서 소자의 특성이 악화된다. 이러한 결과는 GAA TSNWFETs의 전기적 특성을 이해하고 좋은 소자 특성을 위한 구조를 연구하는데 많은 도움이 될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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