• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권5호
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• pp.270-275
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• 2017

Current progress in the development of semiconductor technology in applications involving high electron mobility transistors (HEMT) and power devices is hindered by the lack of adequate ways todissipate heat generated during device operation. Concurrently, electronic devices that use gallium nitride (GaN) substrates do not perform well, because of the poor heat dissipation of the substrate. Suggested alternatives for overcoming these limitations include integration of high thermal conductivity material like diamond near the active device areas. This study will address a critical development in the art of GaN on diamond (GOD) structure by designing for ideal heat dissipation, in order to create apathway with the least thermal resistance and to improve the overall ease of integrating diamond heat spreaders into future electronic devices. This research has been carried out by means of heat transfer simulation, which has been successfully demonstrated by a finite-element method.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2008년도 Asian Magnetics Conference
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• pp.154.2-154.2
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• 2008

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8643-8648
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• 2015

본 논문은 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크대역인 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 사용가능한 8W급 전력증폭기를 3단으로 설계 및 제작하여 특성 평가한 과정을 기술하였다. 제작된 전력증폭기 GaN MMIC는 3단으로 구성된 HEMT(High Electron Mobility Transistor)들로 이루어 졌으며 증폭기의 첫 번째단 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}2um$, 두 번째단 게이트폭은 $8{\times}50{\times}4um$, 마지막단인 출력단의 게이트 폭은 $8{\times}50{\times}8um$의 구조로 이루어 졌다. 0.15 um GaN 공정으로 제작된 전력 증폭기 MMIC의 사이즈는 $3,400{\times}3,200um^2$ 이고 주파수 19.5 GHz ~ 22 GHz대역에서 입력 전압 20 V 일 때, 소신호 및 대신호 측정 결과 소신호 이득 29.6 dB 이상, 입력정합 최소 -8.2 dB, 출력정합 -9.7 dB, 최소 39.1 dBm의 출력전력, 최소 25.3%의 전력 부가 효율을 나타내었다. 따라서 설계 및 제작된 전력증폭기 MMIC는 Ka대역 위성통신 탑재체의 하향링크에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.4-6
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• 2019

본 논문은 Modular Scalable Inverter System에서 큰 부피를 차지하는 인덕터를 저감하기 위한 방법을 제안한다. 최근 전력분야에서는 모듈형 전력변환 시스템을 사용함으로써 다양한 시스템에 필요한 전력을 공급하여 효율을 증가시키고 신뢰성을 높이는 방법들이 대두되고 있다. 하지만 모듈을 병렬로 사용하는 경우에는 모듈 간에 흐르는 순환 전류가 발생하게 된다. 이런 순환전류는 부하로 전력을 공급하지 않기 때문에 시스템 효율을 떨어트리고 전류제어 및 부하 분담을 방해한다. 따라서 병렬형 인버터에는 출력에 순환전류 저감을 위한 인덕터를 사용해야 한다는 단점이 있다. 모듈형 전력변환 장치에서 큰 크기의 출력 인덕터는 시스템 사이즈를 늘리고 비용을 증가시키고 전력밀도가 낮아지게 된다. 따라서 GaN HEMT (Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor) 기반 인버터와 순환전류 저감 알고리즘을 사용하여 고속 스위칭을 함으로써 동일한 순환전류 저감 성능을 확보하지만 출력 인덕터의 크기를 줄이는 방안을 제시한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.421-432
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• 2020

본 논문에서는 S-밴드 군용 레이더에 사용되고 기존의 TWTA를 대체하기 위해 GaN HEMT 기반 증폭모듈을 이용하여 개발한 2kW급 반도체증폭기(SSPA)를 제안하였다. 제안한 SSPA는 8개의 증폭모듈로 이루어진 고출력증폭모듈, 구동증폭모듈, 제어모듈 및 전원공급 장치로 이루어져 있다. 제안한 SSPA는 1) 증폭모듈과 구성부품은 공간적 제약으로 작은 패키지에 통합설계 되었으며, 2) PCB 내장형 하모닉필터를 이용하여 고주파를 제거하였으며, 그리고 3) 입력신호의 듀티 변화에 대응하여 일정한 출력이 유지되도록 하는 자동이득조절기를 설계하였다. 제안된 SSPA는 최대 48 dB의 이득과 3.1~3.5 GHz의 주파수 대역에서 63-63.6 dBm의 출력 전력을 보였다. 자동이득조절 기능은 15-20 dBm의 입력전력 변동에도 대해서, 출력전력이 63dBm 전후로 일정하게 유지하는 것을 확인하였다. 마지막으로 MIL-STD-810의 시험기준을 만족하는 높은 (55 ℃) / 낮은 (-40 ℃) 온도시험 프로파일을 이용한 온도시험을 통해 개발된 시스템의 신뢰성을 검증하였다. 개발된 SSPA는 경량, 고출력, 고이득, 안전기능, 낮은 수리비, 짧은 수리시간 등 측면에서 기존의 TWTA 증폭기보다 우수한 것을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.105-112
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• 2017

이동통신 시스템의 멀티미디어 서비스 확산과 고속통신 기능의 수요를 충족시키기 위해서 다중대역 전력증폭기의 고효율, 광대역 특성 및 비선형 특성의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 J-급 전력증폭기 동작조건을 만족하는 2차 고조파 정합회로를 단일-스터브 정합회로로 구성하였다. 광대역 J-급 동작조건을 만족시키기 위해 단일-스터브 정합회로는 낮은 특성임피던스를 갖는 것이 필요하다. 본 연구에서는 낮은 특성 임피던스를 갖는 단일-스터브 정합회로를 패키지 내에 높은 유전율의 세라믹 기판을 이용하여 구현하였다. 이에 따라 2차 고조파 정합회로가 패키지된 GaN HEMT와 외부 기본파 정합회로를 이용하여 넓은 주파수 대역에서 J-급 출력 임피던스 조건을 만족하는 전력증폭기를 구현하였다. 제작된 J-급 전력증폭기 측정 결과, 1.8~2.7 GHz(900 MHz)의 대역폭에서 50 W(47 dBm) 이상의 출력전력과 최대 72.6 %의 드레인 효율, 최대 66.5 %의 PAE 특성을 확인하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제54권3호
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• pp.109-113
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• 2005

It has been reported that the failure phenomenon and variation of electrical characteristic due to the effect of electrostatic discharge(ESD) in silicon devices. But we had fess reports about the phenomenon due to the ESD in the compound semiconductors. So there are a lot of difficulty to the phenomenon analysis and to select the protection method of main circuits or the devices. It has not been reported that the relation between the ESD stress and GaN devices, which is remarkable to apply the operation in high temperature and high voltage due to the superior material characteristic. We studied that the characteristic variation of the AlGaN/GaN HEMT current, the leakage current, the transconductance(gm) and the failure phenomenon of device due to the ESD stress. We have applied the ESD stress by transmission line pulse(TLP) method, which is widely used in ESD stress experiments, and observed the variation of the electrical characteristic before and after applying the ESD stress. The on-current trended to increase after applying the ESD stress. The leakage current and transconductance were changed slightly. The failure point of device was mainly located in middle and edge sides of the gate, was considered the increase of temperature due to a leakage current. The GaN devices have poor thermal characteristic due to usage of the sapphire substrate, so it have been shown to easily fail at low voltage compared to the conventional GaAs devices.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제3권1호
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• pp.13-20
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• 2003

Both MgO and $Sc_2O_3$ are shown to provide low interface state densities (in the $10^{11}{\;}eV^{-1}{\;}cm{\;}^{-2}$ range)on n-and p-GaN, making them useful for gate dielectrics for metal-oxide semiconductor(MOS) devices and also as surface passivation layers to mitigate current collapse in GaN/AlGaN high electron mobility transistors(HEMTs).Clear evidence of inversion has been demonstrated in gate-controlled MOS p-GaN diodes using both types of oxide. Charge pumping measurements on diodes undergoing a high temperature implant activation anneal show a total surface state density of $~3{\;}{\times}{\;}10^{12}{\;}cm^{-2}$. On HEMT structures, both oxides provide effective passivation of surface states and these devices show improved output power. The MgO/GaN structures are also found to be quite radiation-resistant, making them attractive for satellite and terrestrial communication systems requiring a high tolerance to high energy(40MeV) protons.

• ETRI Journal
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• 제11권4호
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• pp.67-74
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• 1989

n-GaAs/A1GaAs계의 화합물 반도체 접합에 형성되는 이차원 전자 가스를 캐패시턴스-전압(C-V), 각도 의존 자기저항(SdH), 전자 빔 반사(EBER)등의 측정 방법을 통하여 A1GaAs 조성비(x)는 0.281, 전도대와 가전도대의 밴드 불연속은 각각 밴드 갭($E_g$)의 69%와 31%임을 알았고, 여기에 존재하는 이차원 전자가스의 면농도는 $5.4\times10^11cm^-2, 페르미 준위 $E_F$는 25mev임을 알았다. 또한 도핑 된 A1GaAs층에서 흔히 나타나는 Franz-Keldysh진동은 불순물의 활성화도가 작으면 형성되는 전기장의 약화로 나타나지 않는다는 것을 발견하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권12호
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• pp.22-29
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• 2009

본 논문에서는 X-대역 펄스압축 반도체형 레이다를 위한 200W SSPA를 개발하였다. 개발한 X-대역 SSPA는 전치증폭단, 구동증폭단, 고출력을 위한 주전력 증폭단의 3단 연계구조형 증폭기로 구성되어있다. X-대역에서 200W 이상의 출력을 내기 위해 주전력 증폭단은 충분한 이득과 전력을 얻을 수 있는 GaN HEMT소자를 사용하여 병렬구조로 설계하였다. 개발한 SSPA는 주파수범위 9.2-9.6GHz, 펄스주기 1ms, 펄스폭 100us, 듀티사이클 10% 조건에서 전체이득 59dB 이상, 출력전력 200W이상의 성능을 가진다. 본 논문에서 개발한 SSPA는 펄스압축기술을 이용한 고품위 반도체 레이다시스템에 적용할 수 있다.