• 한국전자파학회논문지
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• 제24권11호
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• pp.1034-1046
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• 2013

본 논문에서는 임의의 고조파 임피던스를 갖는 출력 정합 회로를 이용한 GaN HEMT 전력증폭기의 설계를 보였다. 선정된 GaN HEMT 소자는 TriQuint사의 TGF2023-02이며, 전력증폭기 구성을 위하여 상용 패키지에 패키징하였다. 패키지 입 출력 기준면에서 로드-풀 시뮬레이션을 수행하였다. 기본파에서는 최대 출력, 2차 및 3차 고조파에서는 최대 효율을 갖는 최적 임피던스를 도출하였다. 도출된 임피던스는 fixture에 의하여 임의의 고조파 임피던스를 보였으며, 이를 정합하기 위하여 4개의 전송선으로 구성된 출력 정합 회로를 제안하였다. 최적 임피던스를 정합하기 위한 전송선의 특성 임피던스와 전기각을 수학적으로 도출하였다. 제안된 출력 정합회로를 PCB상에 구현하여 전력증폭기를 제작하였다. 제작된 전력증폭기는 $54.6{\times}40mm^2$의 크기를 가지며, 2.5 GHz에서 8 W 이상의 출력을 보이고, 8 W 출력에서 효율 55 % 이상, 그리고 2차 및 3차 고조파는 모두 35 dBc 이상의 특성을 보였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.425-430
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• 2019

본 논문에서는 게이트 길이가 $0.25{\mu}m$인 GaN HEMT 기술을 사용하여 개발된 X-대역 전력 증폭기의 특성을 기술한다. 개발된 X-대역 전력 증폭기는 9~10 GHz의 대역에서 22.7 dB 이상의 소신호 이득과 43.02 dBm(20.04 W) 이상의 포화 출력 전력을 가진다. 최대 포화 출력 전력은 9.5 GHz에서 43.84 dBm (24.21 W)이였다. 전력 부가 효율은 41.0~51.24%의 특성을 얻었으며 칩의 크기는 $3.7mm{\times}2.3mm$이다. 출력 전력 밀도는 $2.84W/mm^2$를 나타내었다. 개발된 GaN 전력 증폭기는 다양한 X-대역 레이더 응용에 적용 가능할 것으로 예상된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.705-711
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• 2003

본 연구에서는 고출력 소자로서 각광받고 있는 AlGaN/GaN HEMT 2$\times$100 $\mu\textrm{m}$ 소자(사파이어 기판)에 대해 열 효과가 포함된 대신호 모델링을 수행하였다. 완성된 대신호 모델을 이용하여 9 mm, 15 mm 사이즈 소자로의 스케일링을 통해 전력증폭기를 설계하였으며 제작된 결과와 비교, 해석하였다. 대신호 모델링은 수렴성과 해석 속도면에서 탁월한 장점을 갖는 수식 기반의 경험적 방법을 사용하였다. Pulsed I-V 측정을 통하여 열모델의 가장 중요한 파라미터인 열 시상수 및 열 저항을 추출하였으며 이를 통하여 완벽한 열 모델 제작이 가능하였다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정결과와 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 열 모델이 매우 정확함을 확인할 수 있으며 전력증폭기와 같이 큰 사이즈의 소자를 사용해야 하는 회로의 경우에는 열 효과가 포함된 모델을 사용하여 더욱 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제17권4호
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• pp.178-180
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• 2017

This study presents a 2-20 GHz monolithic distributed power amplifier (DPA) using a $0.25{\mu}m$ AlGaN/GaN on SiC high electron mobility transistor (HEMT) technology. The gate width of the HEMT was selected after considering the input capacitance of the unit cell that guarantees decade bandwidth. To achieve high output power using small transistors, a 12-stage DPA was designed with a non-uniform drain line impedance to provide optimal output power matching. The maximum operating frequency of the proposed DPA is above 20 GHz, which is higher than those of other DPAs manufactured with the same gate-length process. The measured output power and power-added efficiency of the DPA monolithic microwave integrated circuit (MMIC) are 35.3-38.6 dBm and 11.4%-31%, respectively, for 2-20 GHz.

• 전력전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.195-203
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• 2020

This paper presents a parasitic inductance reduction design method for the stable driving of GaN HEMT. To reduce the parasitic inductance, we propose a vertical lattice loop structure with multiple loops that is not affected by the GaN HEMT package. The proposed vertical lattice loop structure selects the reference loop and designs the same loop as the reference loop by layering. The design reverses the current direction of adjacent current paths, increasing magnetic flux cancellation to reduce parasitic inductance. In this study, we validate the effectiveness of the parasitic inductance reduction method of the proposed vertical lattice loop structure.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.722-727
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• 2022

본 논문에서는 0.25 ㎛의 게이트를 갖는 AlGaN/GaN HEMT를 기반으로 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC의 특성을 기술한다. 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC는 9 GHz~10 GHz의 주파수 대역에서 21.6 dB 이상의 소신호 이득과 46.11dBm(40.83 W) 이상의 출력 전력을 가진다. 전력 부가 효율 특성은 43.09%~44.47%이며 칩의 크기는 3.6 mm×4.3 mm이다. 출력 전력 밀도는 2.69 W/mm²를 나타내었다. 개발된 AlGaN/GaN 전력 증폭기 MMIC는 다양한 X-대역 레이더 응용에 적용 가능하다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.149-154
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• 2022

GaN 소자는 고출력 및 고선형성 특성을 가지므로 레이더 수신기에서 저잡음 증폭기로 활용되어 리미터 없이 구현될 수 있으며, 이로 인해 잡음지수를 개선하고 면적을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 Ka-대역 레이더용 수신기에 적용하기 위한 GaN 저잡음 증폭기를 기술하였다. 설계된 저잡음 증폭기는 150-nm GaN HEMT 공정으로 제작되었으며, 목표주파수 내에서 패키징 손실을 포함하여 >23 dB 이득, <6.5 dB의 잡음지수 특성을 보였다. 고입력 부하시험시 이득 및 잡음 저하가 있었으나, 반복시험시 추가적인 성능저하는 나타나지 않았다. 부하시험 후 잡음지수 및 S-파라미터 측정을 통해 GaN 저잡음 증폭기에서 ~40 dBm 펄스 입력 전력을 견딜 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권3호
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• pp.601-609
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• 2017

Gallium nitride (GaN) power switching devices are promising candidates for high switching frequency and high efficiency power conversion due to their fast switching, low on-state resistance, and high-temperature operation capability. In order to facilitate the use of these new devices better, it is required to investigate the device characteristics and performance in detail preferably by comparing with various conventional silicon (Si) devices. This paper presents a comprehensive study of GaN high electron mobility transistor (HEMT) based non-isolated point-of-load (POL) synchronous buck converter operating at 2.7 MHz with a high step-down ratio (24 V to 3.3 V). The characteristics and performance of GaN HEMT and three different Si devices are analytically investigated and the optimal operating point for GaN HEMT is discussed. Zero-voltage switching (ZVS) is implemented to minimize switching loss in high switching frequency operation. The prototype circuit and experimental data support the validity of analytical and simulation results.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권11호
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• pp.1034-1046
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• 2011

본 논문에서는 X-대역에서 GaN HEMT 소자의 로드-풀 측정을 통한 40 W급 전력증폭기 모듈의 설계, 제작을 보였다. 전력증폭기의 설계에 적용하기 위한 능동 소자로, 최근 발표된 TriQuint사의 GaN HEMT 소자를 선정하였다. 로드-풀 측정 시스템의 임피던스 튜너의 임피던스 범위 제한으로 인하여, 시험치구 내에 사전-정합 회로를 구성하였다. 사전-정합 회로가 포함된 로드-풀 측정을 통해 최적 입 출력 임피던스를 도출하기 위하여, 사전-정합 회로의 2-포트 S-파라미터가 필요하며, 이의 새로운 추출 방법을 제안하였다. 이와 같이 결정된 사전-정합 회로의 S-파라미터를 반영한 로드-풀 측정을 통해 도출된 최적 입 출력 임피던스는 데이터 시트와 근접한 결과를 주며, 이를 통해 측정의 타당성을 확인하였다. 전력증폭기의 정합 회로는 도출된 최적 임피던스로부터 EM co-simulation을 이용하여 설계하였다. 제작된 전력증폭기는 15${\times}$17.8 $mm^2$으로 소형의 크기를 가지며, 10 usec의 펄스 폭, 10 % duty의 펄스 입력 및 드레인 스위칭 상태에서, 9~9.5 GHz 대역 내 출력은 46.7~46.3 dBm, 전력 이득은 8.7~8.3 dB, 효율은 약 35 %의 특성을 보인다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.312-318
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• 2016

This paper presents a 2-6 GHz GaN HEMT power amplifier monolithic microwave integrated circuit (MMIC) with bridged-T all-pass filters and output-reactance-compensation shorted stubs using the $0.25{\mu}m$ GaN HEMT foundry process that is developed by WIN Semiconductors, Inc. The bridged-T filter is modified to mitigate the bandwidth degradation of impedance matching due to the inherent channel resistance of the transistor, and the shorted stub with a bypass capacitor minimizes the output reactance of the transistor to ease wideband load impedance matching for maximum output power. The fabricated power amplifier MMIC shows a flat linear gain of 20 dB or more, an average output power of 40.1 dBm and a power-added efficiency of 19-26 % in 2 to 6 GHz, which is very useful in applications such as communication jammers and electronic warfare systems.