• 한국전자파학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.873-879
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• 2007

본 논문에서는 Freescale사의 Si-LDMOSFET 4-W 소자를 이용하여 고효율 class-F 전력 증폭기를 구현하였다. Class-F 전력 증폭기를 구현하는데 있어서 모든 하모닉 성분들에 대해 원하는 임피던스를 갖도록 조정하기는 불가능하기 때문에 2차와3차 하모닉 성분만을 조율하여 회로의 간결함과 동시에 상대적으로 높은 효율을 얻을 수 있었다. 또한, 본 논문에 설계된 증폭기는 보다 정확하게 하모닉 성분을 조율하기 위해, LDMOSFET의 대신 호 등가 모델에서 가장 큰 영향을 미치는 drain-source capacitance(Cds)와 bonding inductance(Lb)를 추출하여 하모닉 조율 회로를 설계하였다 제작된 고효율 class-F 전력 증폭기의 측정 결과 drain-efficiency(DE) 65.1%, power-added-efficiency(PAE) 60.3%의 효율을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.105-105
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• 2012

본 논문에서는 전세계적으로 차세대 에너지절감 반도체로 각광을 받고 있는 GaN 소자의 연구개발 동향에 관하여 발표하고자 한다. GaN 반도체는 와이드 밴드갭(Eg=3.4eV)과 고온 안정성($700^{\circ}C$)등 재료적인 특징으로 인하여 고출력 RF 전력증폭기와 고전력용 전력반도체 응용에 큰 장점을 가진다. 고출력용 GaN RF 전력증폭 소자의 전력밀도는 기존 Si-기반 LDMOS 트랜지스터보다 10배 이상 높아 제품의 소형화와 경량화를 통하여 30% 이상의 전력절감이 가능하며, 레이더, 위성등 송수신 트랜시버 모듈에 GaN 전력증폭기를 이용할 경우 기존 GaAs-기반 전력증폭기에 비하여 높은 전력밀도(>x8)와 높은 효율(>20%)로 인하여 모듈 크기를 50% 이상 줄임과 동시에 경량화를 이룰 수 있어 비행기, 위성등 탑재체의 에너지 절감에 크게 기여할 수 있다. 고전력용 GaN 전력 스위칭 소자는 기존 Si-기반 IGBT에 비하여 스위칭 손실과 온-저항 손실이 낮아 30% 이상의 에너지 절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 일본 도요타 자동차사의 보고에 의하면 HEV등 전기자동차의 DC-DC 부스터 컨버터나 DC-AC 인버터에 GaN 전력반도체를 적용할 경우 경량화, 변환효율 향상, 전용 냉각시스템을 제거할 수 있어 연료소모를 10% 이상 줄일 수 있어 연간 400불 이상의 에너지 절감 효과를 가진다. 이러한 에너지절감 효과는 미국, 유럽, 일본등 선진국을 중심으로 차세대 GaN 반도체의 신시장 개척과 선진입을 위한 치열한 경쟁 구도의 구동력이 될 것이며, 본 논문을 통하여 GaN 반도체의 연구개발 방향과 상용화의 중요성을 함께 생각해보고자 한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 춘계학술대회 및 창립 30주년 심포지엄(논문집)
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• pp.91-96
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• 2006

본 논문에서는 마이크로파 대역의 주파수를 이용해 고효율 도허티 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 도허티 전력증폭기는 MRF 281 LDMOS FET를 사용하여 구현하였고, 도허티 전력 증폭기의 성능을 AB급 증폭기만 있을 때와 비교하였다. 측정결과, 구현한 도허티 전력 증폭기는 PldB 출력전력이 2.3GHz 주파수에서 33.0dBm을 가진다. 또한, 도허티 증폭기는 주파수 $2.3GHz{\sim}2.4GHz$에서 이득은 11dB, 입력 반사손실-17.8dB를 보인다. 설계된 도허티 증폭기는 AB급 증폭기만 있을 때와 비교해서 평균 PAE는 10% 이상 개선됨을 보였고, 설계된 도허티 증폭기의 최대 PAE는 39%를 갖는다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권8호
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• pp.53-59
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• 2008

본 논문에서는 composite right/left-handed (CRLH) 전송 선로를 이용하여 하나의 RF Si LDMOSFET으로 새로운 이중 대역 고효율 class-F 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 조절 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 전력증폭기의 정합 회로 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해서 얻을 수 있다. 이중 대역에서 모든 고조파 성분을 조절하는 것은 매우 어렵기 때문에, CRLH 전송 선로를 이용하여 이중 대역에서 고효율 특성을 얻도록 오직 2차, 3차 고조파 성분만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 더욱 더 향상시키기 위하여 출력 정합 회로뿐만 아니라, 입력 정합 회로도 고조파 조절 회로를 이용하여 구현하였다. 두 동작 주파수는 880 MHz와 1920 MHz로 정하였다. 전력증폭기의 측정된 출력 전력은 각각 880 MHz에서 39.83 dBm, 1920 MHz에서 35.17 dBm이다. 이 지점에서 얻은 전력 효율, PAE는 880 MHz에서 79.536 %, 1920 MHz에서 44.04 %이다.