• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권11호
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• pp.29-34
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• 2004

본 논문에서는 molecular beam epitaxy (MBE)로 성장한 AlGaN/InGaN/GaN high electron-mobility transistors (HEMTs)의 선형성과 RF dispersion 특성을 조사하였다. 전극 길이가 0.5 ㎛인 AlGaN/InGaN HEMT는 최대 전류 밀도가 730mA/mm, 최대 전달정수가 156 mS/mm인 비교적 우수한 DC 특성과 함께, 기존의 AlGaN/GaN HEMT와는 달리 높은 게이트 전압에도 완만한 전류 전달 특성을 보여 선형성이 우수함을 나타내었다. 또한 여러 다른 온도에서 측정한 펄스 전류 특성에서 소자 표면에 존재하는 트랩에 의한 전류 와해 (current collapse) 현상이 발생되지 않음을 확인하였다. 이 연구 결과는 InGaN를 채널층으로 하는 GaN HEMT의 경우 선형성이 우수하고, 고전압 RF 동작조건에서 출력저하가 발생하지 않는 고출력 소자를 제작할 수 있음을 보여준다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.71-76
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• 2013

본 연구에서는 AlGaN/GaN HEMT (High electron mobility transistor)를 제작하고 채널폭의 감소에 따른 특성의 변화를 고찰하였다. AlGaN/GaN 이종접합구조 기반의 기판 위에 채널의 길이는 $1{\mu}m$, 채널 폭은 각각 $0.5{\sim}9{\mu}m$가 되도록 전자선 리소그라피 방법으로 트랜지스터를 제작하였다. 게이트를 형성하지 않은 상태에서 채널의 면저항을 측정한 결과 sub-${\mu}m$ 크기로 채널폭이 작아짐에 따라 채널의 면저항이 급격히 증가하였으며, 트랜지스터의 문턱전압은 $1.6{\mu}m$와 $9{\mu}m$의 채널폭에서 -2.85 V 이었으며 $0.9{\mu}m$의 채널폭에서 50 mV의 변화, $0.5{\mu}m$에서는 350 mV로 더욱 큰 변화를 보였다. 트랜스컨덕턴스는 250 mS/mm 내외의 값으로부터 sub-${\mu}m$ 채널에서 150 mS/mm로 채널폭에 따라 감소하였다. 또한, 게이트의 역방향 누설전류는 채널폭에 따라 감소하였으나 sub-${\mu}m$ 크기에서는 감소가 둔화되었는데 채널폭이 작아짐에 따라 나타는 이와 같은 일련의 현상들은 AlGaN 층의 strain 감소로 인한 압전분극 감소가 원인이 되는 것으로 사료된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.108-114
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• 2016

본 논문에서는 2.6 GHz에서 동작하는 Doherty 전력증폭기 집적회로를 설계 및 제작하여 평균 전력에서의 효율을 개선하였다. Small-cell 기지국 시스템에 적합하도록 전력 밀도가 높은 GaN-HEMT 공정을 사용하여 설계하였으며, 제작된 Doherty 전력증폭기 집적회로를 QFN 패키지 내부에 수용하여 시스템 적용에 용이하도록 하였다. 제작된 GaN-HEMT Doherty 전력증폭기 집적회로는 10 MHz의 대역폭 및 6.5 dB의 PAPR 특성을 갖는 2.6 GHz LTE 신호에 대하여 평균 전력 33.9 dBm에서 15.8 dB의 전력 이득, 43.0%의 효율 및 -30.0 dBc의 ACLR 특성을 나타낸다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.225-226
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• 2017

본 논문에서는 WBG소자인 GaN HEMT를 적용한 고전력밀도의 부스트 컨버터개발을 제안하였다. GaN HEMT는 문턱전압이 낮아 인덕턴스에 민감하므로 인덕턴스를 최소화시키는 PCB 레이아웃을 설계하였다. 입력단에 60V의 직류전원을 연결한 후, 출력 전압을 120V, 출력 전력을 100W와 200W로 고정하여 주파수에 따른 소자의 온도와 효율을 측정하였다. 주파수를 100kHz에서 1MHz까지 100kHz간격으로 변화시켜 실험하였고, 부하전력과 주파수가 커질수록 GaN HEMT의 온도가 상승하였다. 컨버터 효율은 부하전력이 100W이고, 주파수가 100kHz일 때 91.7%로 가장 낮은 효율이 나타났고, 부하전력이 200W, 주파수가 600kHz일 때 97.4%로 가장 높은 효율이 나타났다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.76-79
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• 2016

본 논문에서는 ETRI에서 개발된 50 W GaN-on-SiC HEMT 소자를 이용하여 X-band에서 동작하는 50 W 펄스 전력증폭기의 개발 결과를 정리하였다. 제작된 50 W GaN HEMT 소자는 $0.25{\mu}m$의 게이트 길이를 갖고, 총 게이트 폭은 12 mm인 소자이다. 펄스 전력증폭기는 9.2~9.5 GHz 주파수 대역에서 50 W의 출력전력과 6 dB의 전력이득 특성을 나타내었다. 전력소자의 전력밀도는 4.16 W/mm이다. 제작된 GaN-on-SiC HEMT 소자와 전력증폭기는 X-대역 레이더 시스템 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.430-433
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• 2017

본 논문은 0.25 um GaN HEMT 공정을 이용하여 S/C/X-대역에서 저항 피드백 구조의 저잡음 증폭기 MMIC에 관한 연구이다. GaN 소자는 높은 항복 전압과 에너지 밴드갭 그리고 고온에서 안정성을 갖는 고출력 소자로서 장점을 가진다. 따라서 높은 선형성을 가지는 GaN 소자를 이용한 수신기는 리미터 없이 구현할 수 있기 때문에 수신기의 잡음 지수가 개선되고, 수신기 모듈의 크기를 줄일 수 있다. 제안한 GaN 저잡음 증폭기 MMIC는 S/C/X-대역에서 15 dB 이상의 이득, 3 dB 이하의 잡음 지수, 13 dB 이상의 입력 반사 손실, 그리고 8 dB 이상의 출력 반사 손실을 가진다. GaN 저잡음 증폭기 MMIC는 드레인 전압 20 V, 게이트 전압 -3 V일 때, 70 mA의 전류를 소모한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권11호
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• pp.1239-1247
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• 2012

본 논문에서는 GaN HEMT 소자를 이용한 X-대역 반도체 전력 증폭 장치(SSPA)의 설계 및 제작에 대하여 논의한다. 반도체 전력 증폭 장치는 안정적인 전원을 공급해 주는 전원공급기, 통신과 내부 모듈을 제어하기 위한 제어부, RF 신호를 증폭하기 위한 RF부로 구성된다. 특히, RF부를 구성하는 능동 소자로 TriQuint사의 GaN HEMT Bare 소자를 이용하였다. RF부는 초단, 드라이브 단, 메인 출력 단으로 구성되어 있으며, 각 앰프는 입 출력 정합을 통하여 구현하였다. 제작된 반도체 전력 증폭 장치는 X-대역(500 MHz 대역폭)에서 duty 26 %, 최장 펄스 100 us 조건에서 300 W 이상의 출력을 얻을 수 있었으며, 향후 선박용 레이더 시스템에 적용할 예정이다.

• 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.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2010년도 추계학술발표논문집 1부
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• pp.172-175
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• 2010

본 논문에서는 GaN HEMT를 이용하여 Jamming용 System에 사용될 수 있는 고효율 및 고출력 특성을 가지는 광대역 Amplifier를 제작하였다. Jamming System에서 핵심이 되는 Amplifier는 넓은 범위의 주파수에서 통상적으로 사용되는 출력 신호에 비해 보다 높은 출력의 신호를 구현하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 GaN HEMT에 안정적인 전원 공급을 위한 음 전원 Bias 제어 회로와 Sequence 회로 및 온도에 따른 Gain 보상 회로를 구현하였으며, 500~2500MHz의 광대역에서 동작하면서 50W 이상의 출력을 낼 수 있도록 설계하였다. 출력 전력이 향상과 안정적인 동작을 위해 Main 출력 단은 60Watt 급의 GaN HEMT 소자와 광대역 Coupler를 이용하여 Balanced Structure로 설계하였다. 제작된 광대역 Amplifier는 30V 단일 전원에서 동작하도록 설계되었고, 크기는 140*90mm이다. 동작주파수 대역(500~2500MHz)에서 Small Signal Gain 63dB와 Gain Flatness ${\pm}$2dB, -10dB 이하의 Input Return Loss를 가진다. CW(Continuous Wave) Signal을 이용하여 측정하였으며, 50Watt 이상의 Saturation Power에서 최대 45%, 최소 28% 정도의 효율 특성을 보였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제10권5호
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• pp.71-78
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• 2011

본 논문은 GaN HEMT (Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 Class-J 모드를 적용한 고효율, 광대역 특성을 갖는 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제안된 Class-J 모드 전력증폭기의 정합회로는 2차 고조파 임피던스가 리액턴스 성분만 갖도록 하였으며, 1.4 ~ 2.6 GHz 주파수대역내에서 연속파 (CW) 신호를 사용하여 $40{\pm}1$ dBm의 출력 전력과 50 % 이상의 전력부가효율 (Power-Added Efficiency, PAE) 및 60 % 이상의 드레인 효율 (Drain Efficiency, DE)이 측정되었다.