• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 춘계학술대회 논문집 에너지변화시스템부문
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• pp.125-130
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• 2009

This paper reviews the characteristics technical trends in Power MOSFET technology that are leading to improvements in power loss for power electronic system. The power electronic technology requires the marriage of power device technology with MOS-gated device and bipolar analog circuits. The technology challenges involved in combining power handling capability with finger gate, trench array, super junction structure, and SiC transistor are described, together with examples of solutions for telecommunications, motor control, and switch mode power supplies.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권3호
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• pp.152-162
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• 2003

본 논문에서는 전압모드를 기초로 한 2진-4치 상호 변환기와 논리 게이트의 기본 소자라고 할 수 있는 4치 인버터회로를 설계하였다. 2진-4치 변환기는 2비트의 2진 신호를 입력으로 하여 1디지트의 4치 신호를 출력하는 회로이고 4치-2진 변환기는 1디지트의 4치 신호를 받아들여 2비트의 2진 신호를 출력하는 회로이며 Down-literal Circuit(DLC)블록과 2진 조합회로(CLC : Combinational Logic Circuit)블록으로 구성된다. 4치 인버터회로를 구현함에 있어서는 기준전압 생성 및 제어신호 생성을 모두 DLC를 사용하고 스위치 부분만을 일반 MOS로 사용하여 설계하였다. 설계된 회로들은 +3V 단일 공급 전원에서 0.35㎛ N-well doubly-poly four-metal CMOS technology의 파라미터를 사용한 Hspice를 이용하여 모의 실험을 하였다. 모의 실험 결과는 샘플링 레이트가 250MHz, 소비 전력은 0.6mW, 출력은 0.1V이내의 범위에서 전압레벨을 유지하는 결과를 보였다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.457-461
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• 2014

생물학적 신경 세포의 모델링을 위한 펄스타입 실리콘 뉴런 회로를 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 반도체 집적회로로 설계하였다. 제안하는 뉴런 회로는 입력 전류신호를 위한 커패시터 입력단과, 출력 전압신호 생성을 위한 증폭단 및 펄스신호 초기화를 위한 MOS 스위치로 구성된다. 전압신호 입력을 전류신호 출력으로 변환하는 기능의 시냅스 회로는 몇 개의 PMOS와 NMOS 트랜지스터로 이루어지는 범프회로를 사용한다. 제안하는 뉴런 모델의 검증을 위하여, 2개의 뉴런과 시냅스가 직렬연결된 뉴런체인을 구성하여 SPICE 모의실험을 실시하였다. 모의실험 결과, 뉴런신호의 생성과 시냅스 전달특성의 정상적인 동작을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권8호
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• pp.37-43
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• 2008

본 논문에서는 고속 동작에서 동적 전력 소비와 정적 전력 소비를 동시에 줄일 수 있는 self-timed current-mode Logic(STCML)을 제안한다. 제안된 로직 스타일은 펄스 신호로 가상 접지를 방전하여 로직 게이트의 누설 전류(subthreshold leakage current)를 획기적으로 감소시켰다. 또한, 본 로직은 개선된 self-timing buffer를 사용하여 동적모드 동작 시 발생되는 단락 회로 전류(short-circuit current)를 최소화하였다. 80-nm CMOS 공정을 이용하여 실시한 비교 실험 결과, 제안된 로직 스타일은 기존의 대표적인 current-mode logic인 DyCML에 비하여 동일한 시간 지연에서 26 배의 누설 전력 소비를 줄이고 27%의 동적 전력 소비를 줄일 수 있었다. 또한, 대표적인 디지털 로직 스타일인 DCVS와의 비교 결과, 59%의 누설 전력 소비감소 효과가 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.176-183
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• 2008

본 논문에서는 DTMOS(Dynamic Threshold voltage MOSFET) 스위칭 소자를 사용한 고 효율 전원 제어 장치 (PMIC)를 제안하였다. 높은 출력 전류에서 고 전력 효율을 얻기 위하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식을 사용하여 PMIC를 구현하였으며, 낮은 온 저항을 갖는 DTMOS를 설계하여 도통 손실을 감소시켰다. 벅 컨버터(Buck converter) 제어 회로는 PWM 제어회로로 되어 있으며, 삼각파 발생기(Saw-tooth generator), 밴드갭기준 전압 회로(Band-gap reference circuit), 오차 증폭기(Error amplifier), 비교기(Comparator circuit)가 하나의 블록으로 구성되어 있다. 삼각파 발생기는 그라운드부터 전원 전압(Vdd:3.3V)까지 출력 진폭 범위를 갖는 1.2MHz 발진 주파수를 가지며, 비교기는 2단 연산 증폭기로 설계되었다. 그리고 오차 증폭기는 70dB의 DC gain과 $64^{\circ}$ 위상 여유를 갖도록 설계하였다. Voltage-mode PWM 제어 회로와 낮은 온 저항을 스위칭 소자로 사용하여 구현한 DC-DC converter는 100mA 출력 전류에서 95%의 효율을 구현하였으며, 1mA이하의 대기모드에서도 높은 효율을 구현하기 위하여 LDO를 설계하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.239-245
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• 2016

본 논문에서는 스마트기기의 배터리를 전원으로 갖는 12 V 승압형 PWM 변환기를 설계하고 컨버터를 구성하는 각 소자들의 손실을 계산하여 가장 안정적인 동작을 하는 설계 값을 도출하였다. 12 V 승압형 PWM 변환기는 저항, 커패시터 및 인덕터 등의 여러 수동소자를 비롯하여, 다이오드, 전력 스위치용 파워 MOS 트랜지스터와 PWM 신호제어를 위한 IC를 사용하여 구현하였다. 컨버터를 구성하는 주요 소자들의 이론적인 계산 값과 회로설계 해석프로그램인 PSPICE를 사용한 시뮬레이션 결과를 비교하고 각 소자 값들을 변화시키며 결과 파형을 분석한다. 분석한 컨버터를 실제 PCB 보드에 구성하고 디지털 오실로스코프와 DMM 멀티미터를 사용하여 측정하였고, SPICE 시뮬레이션을 통해 얻은 결과 값과 비교하였다. 설계한 컨버터에서 사용한 제어용 IC 칩은 TI(텍사스 인스트루먼트) 사의 LM3481을 사용하여 설계를 구현하였고, 5V 입력, 12V의 출력 값을 가지는 것을 확인하였다. 모의실험과 동일한 조건에서 출력전압, 리플전압 및 부하, 입력전압 변도율 등의 특성에 대한 측정결과는 SPICE 시뮬레이션 결과와 일치하는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권4호
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• pp.7-14
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• 2012

X-ray용 CMOS 영상 센서의 대조 해상도는 신호처리부 첫 단의 sample-and-hold 회로에서 단일 MOS 스위치를 사용하거나 이를 개선한 bootstrapped clock circuit을 스위치로 사용할 경우에도 높은 신호에서 제한되는 문제를 가지고 있다. Bootstrapped clock circuit을 이용하는 sample-and-hold 회로가 charge injection 현상으로 인해 sample 신호의 왜곡을 일으키기 때문이다. 본 논문에서는 계산을 통해 필요로 하는 범위의 L(Inductor)값 구현을 위해 표준 CMOS 공정에서 구현 가능한 micro-inductor를 3차원 구조로 설계하였고, 이를 이용하여 센서의 대조 해상도 혹은 ENOB(Effective number of bit)값이 향상된 sample-and-hold 회로를 제안하였다. 0.35 um CMOS 공정에서 BCC를 이용해 설계된 sample-and-hold 회로에 최적화된 L 값을 갖는 micro-inductor를 추가하여 ENOB가 17.64 bit에서 18.34 bit로 약 0.7 bit의 해상도 상승을 시뮬레이션으로 검증하였다. 제안된 micro-inductor 방법은 고해상도를 필요로 하는 mammography의 경우 환자가 받는 방사선량을 줄이는 효과가 있을 것으로 기대한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권2호
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• pp.15-21
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• 2011

본 논문에서는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 태양 에너지 하베스팅을 위한 에너지 관리 시스템을 설계하였다. 태양 에너지 관리 시스템은 ISC(Integrated Solar Cell), voltage booster, MPPT(Maximum Power Point Tracker) control unit으로 구성된다. ISC의 개방전압은 약 0.5V이고, 단락 전류는 약 $15{\mu}A$이다. Voltage booster는 뒷단에 약 1.5V로 승압된 전압을 공급한다. MPPT control unit은 ISC가 MPP점에 도달 하였을 때, load로 전력이 전달될 수 있도록 pMOS 스위치를 동작시킨다. SEMU(Solar Energy Management Unit)의 크기는 패드를 포함하여 $360{\mu}m{\times}490{\mu}m$이다. ISC의 면적은 $500{\mu}m{\times}2000{\mu}m$이다. 제작된 칩을 측정한 결과 설계된 SEMU가 ISC에서 수확된 에너지에 대해 MPPT control 동작을 제대로 수행하는 것을 확인하였다. 측정된 MPP 전압범위는 약 370mV∼420mV이다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권1호
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• pp.79-84
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• 2007

본 논문에서는 자동 크기 조절 회로 (Automatic Level Controller_ALC)와 switched LC tank를 이용한 집적화된 저위상 잡음 다중 대역 CMOS 전압 제어 발진기를 제안하였다. 제안된 전압 제어 발진기는 0.13-um CMOS 공정으로 설계되었다. Switched LC tank는 MOS 스위치를 이용하여 스위칭되는 한 쌍의 캐패시터와 두 쌍의 인덕터로 설계되었다. 이 구조를 이용하여 4개의 대역 (2.986 ${\sim}$ 3.161, 3.488 ${\sim}$ 3.763, 4.736 ${\sim}$ 5.093, 그리고 5.35 ${\sim}$ 5.887 GHz) 동작이 하나의 전압 제어 발진기를 통하여 이루어졌다. 1.2 V의 공급 전압을 갖는 전압 제어 발진기는 각각 2.986 GHz에서 -118.105 dBc/Hz @ 1 MHz, 5.887 GHz에서 -113.777 dBc/Hz @ 1 MHz의 위상 잡음을 갖는다. 줄어든 위상 잡음은 가장 넓은 주파수 조절 범위인 2.986 ${\sim}$ 5.887 GHz에서 대략 -1 ${\sim}$ -3 dBc/Hz @ 1 MHz이다. 전압 제어 발진기는 전체 주파수 대역에서 4.2 mW ${\sim}$ 5.4 mW의 전력을 소모한다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제14권1호
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• pp.47-51
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• 2013

A high power MOSFET switch based on a 0.35 ${\mu}m$ CMOS process has been developed for the protection IC of a rechargeable battery. In this process, a vertical double diffused MOS (VDMOS) using 3 ${\mu}m$-thick epi-taxy layer is integrated with a Zener diode. The p-n+Zener diode is fabricated on top of the VDMOS and used to protect the VDMOS from high voltage switching and electrostatic discharge voltage. A fully integrated digital circuit with power devices has also been developed for a rechargeable battery. The experiment indicates that both breakdown voltage and leakage current depend on the doping concentration of the Zener diode. The dependency of the breakdown voltage on doping concentration is in a trade-off relationship with that of the leakage current. The breakdown voltage is obtained to exceed 14 V and the leakage current is controlled under 0.5 ${\mu}A$. The proposed integrated module with the application of the power MOSFET indicates the high performance of the protection IC, where the overcharge delay time and detection voltage are controlled within 1.1 s and 4.2 V, respectively.