• 전자공학회논문지
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• 제49권12호
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• pp.194-200
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• 2012

본 논문에서는 SPICE 시뮬레이션을 위한 고전압 insulated gate bipolar transistor(IGBT)의 개선된 모델을 제안하였다. IGBT를 부속 소자인 MOSFET과 BJT의 조합으로 구성하고, 각 소자의 각종 파라미터 값을 조절하여 기본적인 전류-전압 특성과 온도변화에 따른 출력특성의 변화 등을 재현하였다. 그리고 비선형적인 리버스 트랜스퍼 커패시턴스 등의 기생 커패시턴스의 전압에 따른 변화를 높은 정확도로 재현하기 위해, 복수의 접합 다이오드, 이상적인 전압 및 전류 증폭기, 전압제어 저항, 저항과 커패시터 수동소자 등을 추가하였다. 본 회로모델을 1200V급의 트렌치 게이트 IGBT의 모델링에 이용하였으며, 실측자료와 비교하여 통해 모델의 정확도를 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1309-1310
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• 2007

본 논문에서는 IGBT 소자 중 온저항을 낮추고 집적성을 향상시키기 위해 고안된 트렌치 게이트 IGBT의 단점인 게이트 코너에서의 전계 집중현상을 완화하기 위해 P+ 베이스 영역에 트렌치 전극을 형성하고, 트렌치 바닥면에 P+ 층을 형성한 새로운 구조를 제안하고 TSUPREM과 MEDICI 시뮬레이션을 사용하여 전기적 특성을 분석하였다. 제안한 구조를 시뮬레이션한 결과 순방향 저지시에 15% 이상의 항복전압 향상을 보였으며, 이 때 온저항 특성과 문턱전압의 변화는 없었다. 전계 분포를 3차원적 시뮬레이션을 통해 트렌치 전극 바닥에 형성된 P+ 층에 의해 전계집중이 분산되는 전계분산 효과에 의해 항복전압을 향상시킴을 확인하였다. 전계분산 효과에 의한 항복전압향상은 트렌치 게이트의 코너와 트렌치 전극의 코너의 깊이가 같을수록 두 코너 사이의 거리가 가까울수록 커짐을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 제안 구조는 공정상 복잡성이 야기되지만 15%이상의 항복전압향상 효과는 소자 특성 개선에서 많은 응용이 기대된다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 1996년도 창립기념 전력전자학술발표회 논문집
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• pp.63-66
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• 1996

An micro model for the power insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT) is developed. The model consistently described the IGBT steady-state current-voltage characteristics and switching transient current and voltage waveform for all loading conditions. The model is based on the equivalent circuit of a MOSFET with supplies the base current to a low-gain, high-level injection, bipolar transistor with its base virtual contact at the collector and of the base. Model results are compared with measured turn-on and turn-off waveform for different drive, load, and feedback circuits.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1126-1128
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• 1992

The object of this study is the design of 3 phase on-board inverter. The key point in the inverter design is the selection of switching device, and its performance effects that of total system. In this study, six-step square wave inverter was designed using IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor ) which has the advantages of MOSFET and bipolar transistor as switching device. The condition of being small and light which is the one of requirements for on-board equipment was accomplished by using IGBT module and optimising the snubber circuit, and the reliablity was increased. It is confirmed that the designed inverter satisfies the required performance through the performance and environment test.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.173-174
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• 2006

In this paper we proposed transient model for NPT(Non Punch-Through) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) with gate resistances. As gate resistance increases, turn-off time increases. But If gate resistance is small, overshoot voltage increase. To analyze the effect of gate resistance, the transient model is made and the experiments are conducted. We used gate resistances of values; 8[$\Omega$], 140[$\Omega$], 810[$\Omega$] for simulations and experiments. We compared theoretical and experimental results and obtained good agreements.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권1호
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• pp.103-111
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• 2017

본 연구에서는 전동차의 전력 변환 장치로 많이 사용되고 있는 고전압 대전류용(3,300 V/1200 A급) insulated gate bipolar transistor(IGBT) 모듈에 대하여 열 사이클 조건하에서의 열-기계적 응력해석 및 피로수명해석을 수행하였다. 특히 최근 고전압 IGBT용으로 개발되고 있는 구리(copper) 와이어, 리본(ribbon) 와이어를 사용하였을 경우의 응력 및 피로수명을 기존의 알루미늄 와이어와 비교하여 분석하였다. 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에 응력이 3배 이상 많이 발생하였다. 리본 와이어의 경우 원형 와이어 보다 응력이 더 크게 발생하며, 구리 리본 와이어의 응력이 제일 높았다. 칩과 direct bond copper(DBC)를 접합하고 있는 칩 솔더부의 피로해석을 수행한 결과, 솔더의 크랙은 주로 솔더의 모서리에서 발생하였다. 원형 와이어를 사용할 경우 솔더의 크랙은 약 35,000 사이클에서 발생하기 시작하였으며, 알루미늄 와이어 보다는 구리 와이어에서의 크랙의 발생 면적이 더 컸다. 반면 리본 와이어를 사용하였을 경우 크랙의 면적은 원형 와이어를 사용하였을 경우보다 적음을 알 수 있다. DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 경우 크랙의 성장 속도는 와이어의 재질이나 형태에 관계없이 비슷하였다. 그러나 칩 솔더에 비하여 크랙의 발생이 일찍 시작하며, 40,000 사이클이 되면 전체 솔더의 반 이상이 파괴됨을 알 수 있었다. 따라서 칩 솔더 보다는 DBC와 베이스 플레이트 사이에 존재하는 솔더의 신뢰성이 더 큰 문제가 될 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.504-508
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• 2010

고전압 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)의 개발로 기존의 GTO(Gate Turnoff Thyristor)가 적용되는 분야에서 더 효율적인 새로운 소자로 인정받고 있다. IGBT는 금속 산화막 반도체 트랜지스터(MOSFET)와 바이폴라 전력 트랜지스터의 장점을 결합한 소자이다. IGBT의 전기적 특성의 변화는 주로 입력단자에 MOSFET와 출력단자에 PNP 트랜지스터의 특성에 달려있다. IGBT의 가장 중요한 설계변수중의 하나인 문턱전압의 변화는 방사선이 존재하는 환경에 게이트 산화막(oxide)에서 전하포획(charge trapping)에 의해 발생되고 에너지 손실을 야기시킨다. 또한, 에너지 손실은 초퍼회로의 인덕턴스 값이 변화될 때 발생됨을 연구한다. 본 논문에서 IGBT의 전기적 특성을 SPICE로 시뮬레이션하고, IGBT 기반 인덕턴스와 문턱전압의 변화에 따른 전기적 특성을 분석하고자 한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권5호
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• pp.1805-1811
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• 2017

Recently, DC systems are considered as efficient electric power systems for renewable energy based clean power generators. This discloses several critical issues that are required to be considered before the installation of the DC systems. First of all, voltage/current switching stress, which is aggravated by large fault current, might damage DC circuit breakers. This problem can be simply solved by applying a superconducting fault current limiter (SFCL) as proposed in this study. It allows a simple use of insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) as a DC circuit breaker. To evaluate the proposed resistive type SFCL application to the DC circuit breaker, a DC distribution system is composed of the practical line impedances from the real distribution system in Do-gok area, Korea. Also, to reflect the distributed generation (DG) effects, several DC-to-DC converters are applied. The locations and sizes of the DGs are optimally selected according to the results of previous studies on DG optimization. The performance of the resistive type SFCL applied DC circuit breaker is verified by a time-domain simulation based case study using the power systems computer aided design/electromagnetic transients including DC (PSCAD/ EMTDC(R)).

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.292-295
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• 2002

In this work, transient characteristics of NPT(Non Punch Through)-IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) have been studied with different temperatures analytically. Power losses are caused by heat generated in MIT-IGBT for steady state and transient state conditions. We therefore have focused on the analysis of excess carrier concentration and excess charge injected into N-drift layer with different temperatures and have obtained anode voltage drop during turn-off with lifetime of 2.4[${\mu}$s].

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.57-58
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• 2006

As the power density and switching frequency increase, thermal analysis of power electronics system becomes imperative. The analysis provides valuable information on the semiconductor rating, long-term reliability. In this paper, thermal distribution of the Non Punchthrough(NPT) Insulated Gate Bipolar Transistor has been studied. For analysis of thermal distribution, we obtained results by using finite element simulator, Ansys and thermal distributions form experiments.