• 한국전자파학회논문지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.165-170
• /
• 2015

본 논문에서는 GaAs 기반 저잡음 증폭기가 사용되고 있는 레이더 수신기의 잡음지수를 낮추고, 저잡음 증폭기의 강인성(robustness)을 위하여 GaN HEMT 기반의 저잡음 증폭기를 설계하고 측정하였다. GaAs 기반의 저잡음 증폭기를 사용하는 레이더 수신기의 경우, 맨 앞단에 저잡음 증폭기를 보호하기 위한 리미터(limiter)가 필요하고, 이는 레이더 수신기 전체 잡음지수를 나빠지게 한다. 본 연구에서 측정한 GaN 기반 저잡음 증폭기의 잡음지수는 2 dB 이하로 측정되었다. 상용화된 GaAs 기반 저잡음 증폭기의 경우, 최대 입력 전력은 약 30 dBm인 반면 본 연구에서는 입력 전력이 43 dBm일 때 소자가 번아웃(burn-out)되었고, 전류 제한 모드로 동작시킬 경우 45.4 dBm에서도 강인성이 보장되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권2호
• /
• pp.313-319
• /
• 2022

HfO₂을 게이트 산화막으로 갖는 AlGaN/GaN 기반 고이동도 전계효과 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)의 노멀리 오프(normally-off) 작동 구현을 위하여 게이트 리세스(gate-recess) 깊이에 따른 소자 특성이 시뮬레이션을 통하여 분석되었다. 전통적인 HEMT 구조, 3 nm의 두께를 갖는 게이트 리세스된 HEMT 구조, 게이트 영역에 AlGaN 층을 갖지 않는 HEMT 구조가 모사되었다. 전통적인 HEMT 구조는 노멀리 온(normally-on) 특성을 나타내었으며, 0 V의 게이트 전압 및 15 V의 드레인 전압 환경에서 0.35 A의 드레인 전류 특성을 나타내었다. 3 nm의 두께를 갖는 게이트 리세스된 HEMT 구조는 2DEG(2-dimensional electron gas) 채널의 전자 농도 감소로 인해, 같은 전압 인가 조건에서 0.15 A의 드레인 전류 값을 보였다. 게이트 영역에 AlGaN 층을 갖지 않는 HEMT 구조는 뚜렷한 노멀리 오프 동작을 나타내었으며, 0 V의 동작전압 값을 확인할 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
• /
• pp.292-293
• /
• 2020

본 논문은 차세대 전력반도체 GaN HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 적용한 통신전원 시스템용 LLC 컨버터의 설계에 대해 다룬다. GaN HEMT 소자의 노이즈를 저감하기 위해 3-level 게이트 드라이버를 설계하였다. 설계한 게이트 드라이버와 GaN HEMT를 적용한 3kW급 LLC 공진 네트워크를 설계하였고, 테스트 베드를 제작하여 실험을 통해 시스템의 성능을 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제42권12호
• /
• pp.103-112
• /
• 2005

본 논문에서는 압전 및 자발 분극 효과를 내포한 단채널 n-AlGaN/GaN HEMT의 전류-전압 특성을 도출하고자 AlGaN 및 GaN층 내에서 분극을 고려한 2차원 Poisson 방정식의 해법을 제안하였다. AlGaN 및 GaN층에서의 2차원적 전위 변화를 채널전류의 연속조건과 컨시스턴트하게 도출하기 위해서 GaN영역에 형성된 양자 우물을 통해 흐르는 전자에 대한 전계-의존 이동도를 고려하였다. 도출된 표현식은 동작 전압 전 영역과 장/단채널 소자에 대하여 일괄적으로 적용될 수 있을 것으로 보이며, 계산 결과로부터 2차원 전위 분포 변화 효과를 고려하기 위한 파라미터 ${\alpha}$의 도입이 타당함을 보이고 있다. 이로써, 본 모델은 기존의 모델에 비해 드레인 전압의 증가에 따른 드레인 포화전류의 증가 및 문턱 전압의 감소 현상 등을 보다 적절히 설명할 수 있음을 보이고 있다.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.451-458
• /
• 2020

In this study, a trade-off analysis of a power conversion system (PCS) is performed in accordance with a power semiconductor device to establish the suitable operating frequency range for the anyplace induction heating system. A resonant network is designed under each operating frequency condition to compare and analyze the PCS losses depending on the power semiconductor device. On the basis of the simulation results, the PCS losses and frequency condition are calculated. The calculated results are then used for a trade-off analysis between Si-MOSFET and GaN-HEMT based on PCS. The suitable operating frequency range is determined, and the validity of the analysis results is verified by the experiment results.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
• /
• pp.294-295
• /
• 2020

차세대 전력반도체 중 하나인 GaN HEMT(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)는 낮은 온 저항, 고속 스위칭 및 낮은 출력 커패시턴스 특성을 가지므로 더 높은 전력밀도를 달성할 수 있다. 그러나 낮은 문턱 전압 및 높은 dv/dt로 인해 외부 요인에 취약하다. 본 논문에서는 GaN HEMT를 3kW급 단상 인버터에 적용 시 발생한 문제점을 분석하고 해결방안을 제시한다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제6권5호
• /
• pp.621-627
• /
• 2011

본 논문에서는 로드-풀을 이용하여 X-band에서 on-Wafer 상태의 GaN HEMT 소자에 대한 성능을 분석하고 분석한 결과를 바탕으로 최적의 임피던스 점을 분석하였다. 패키징 하기 전 on-Wafer 상태에 있는 반도체 소자의 최적의 임피던스 분석을 통해 소자 자체에서 최적의 성능을 내는 방안을 제안하였다. Gate length가 0.25um이고 Gate Width가 각각 400um, 800um인 소자에 대한 최적의 임피던스를 선정하여 성능을 분석한 결과, 400um는 $P_{sat}$=33.16dBm(2.06W), PAE=67.36%, Gain=15.16dBm의 성능을 가지며, 800um는 $P_{sat}$=35.9 dBm(3.9W), PAE=69.23%, Gain=14.87dB의 성능을 보였다.

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

• Journal of Power Electronics
• /
• 제17권3호
• /
• pp.601-609
• /
• 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
• /
• 제14권7호
• /
• pp.705-711
• /
• 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.