본 연구에서는 GaAs MESFET의 게이트-소오스 캐패시턴스($C_{gs}$)와 드레인-소오스 전류($I_{ds}$)의 비션형성에 의한 이득감소(Gain Compression) 및 위상왜곡(Phase Distortion)특성을 알아보고, 이를 최소화 할 수 있 는 소오스 및 부하 임피던스의 조건에 대해 조사하였다. 먼저 Volterra - Series 분석을 통하여, $C_{gs}(V_{gs})$와 $I_{ds}(V_{gs})$의 비선형특성을 조사하고, 각각의 비선형성분이 상호 소멸되는 소오스 및 부하 임피던스의 조건에서, 전체소자의 비선형성이 최소화 됨을 얄아보았다. 그리고 소오스 및 부하측정(Source, Load Pull)을 통하여 출 력전력값에 따라 최적의 선형성이 나오는 입출력 임피던스값을 찾고, Volterra-Series에서 구한 이론적인 결과와 비교 및 분석을 행하였다.
The relationship between the DC degradation characteristics of the $ZnO-Bi_2O_3$ varistor and post-annealing is investigated in this study. $ZnO-Bi_2O_3$ varistors containing $SiO_2$ range 0.3 mol% were fabricated by standard ceramic techniques. The post- annealing is performed at $550^{\circ}C$ for 0, 1.5 and 5h. A little phase transition is found according to the analysis of X-ray diffraction. DC degradation tests were conducted at $115\pm3^{\circ}C$ for periods up to 22h. Current-voltage analysis was used to determine nonlinear coefficients($\alpha$). Capacitance-voltage analysis enable the donor density($N_d$) and the barrier height($E_B$) to be determined. From above analysis, it is found that the past-annealing for 5h improved degradation characteristics in $ZnO-Bi_2O_3$ with Si additive.
Recently, the construction of gas insulated substation(GIS)s has been increased in Korea. But, the whole quantity of the VTs which were used in GIS has been imported. Under the circumstance that $SF_6$ gas power apparatus are being developed up to 800kV rating in Korea, the development of EHV $SF_6$ gas VT is essential for localizing the power apparatus. As for EHV VT, destructive ferroresonance can be generated due to the combination of capacitiances between poles of circuit breaker, ground capacitance of bus and nonlinear excitation property of VT core. But the theoretical analysis about ferroresonance has not been fully achieved in Korea. Therefore, in this paper the authors would like to contribute for localizing EHV $SF_6$ gas VT by developing the diagram of ferroresonance zone according to the parameters of the circuit and the saturable reactor.
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.
We investigated the sintering and electric properties of ZnO-1.0 at% $TeO_2$ (ZT1) and 1.0 at% Mn-doped ZT1(ZT1M1) system. $TeO_2$ itself melts at $732^{\circ}C$ in air but forms the $ZnTeO_3$ or $Zn_2Te_3O_8$ phase with ZnO as increasing temperature and therefore retards the densification of ZnO to $1000^{\circ}C$. In ZT1M1 system, also, the densification of ZnO was retarded up to $1000^{\circ}C$ and then reached > 90% of theoretical density above $1100^{\circ}C$. It was found that a good varistor characteristics(nonlinear coefficient $a{\sim}60$) were developed in ZT1M1 system sintered at $1100^{\circ}C$ due to Mn which known as improving the nonlinearity of ZnO varistors. The results of C-V characteristics such as barrier height (${\Phi}_b$), donor density ($N_D$), depletion layer (W), and interface state density ($N_t$) in ZT1M1 ceramics were $1.8{\times}10^{17}cm^{-3}$, 1.6 V, 93 nm, and $1.7{\times}10^{12}cm^{-2}$, respectively. Also we measured the resistance and capacitance of grain boundaries with temperature using impedance and electric modulus spectroscopy. It will be discussed about the stability and homogeneity of grain boundaries using distribution parameter ($\alpha$) simulated with the Z(T)"-logf plots.
Liquid phases in ZnO varistors cause more complex phase development and microstructure, which makes the control of electrical properties and reliability more difficult. Therefore, we have investigated 2 mol% $CaCO_3$ doped $ZnO-Co_3O_4-Cr_2O_3-La_2O_3$ (ZCCLCa) bulk ceramics as one of the compositions without liquid phase sintering additive. The results were as follows: when $CaCO_3$ is added to ZCCLCa ($644{\Omega}cm$) acting as a simple ohmic resistor, CaO does not form a secondary phase with ZnO but is mostly distributed in the grain boundary and has excellent varistor characteristics (high nonlinear coefficient ${\alpha}=78$, low leakage current of $0.06{\mu}A/cm^2$, and high insulation resistance of $1{\times}10^{11}{\Omega}cm$). The main defects $Zn_i^{{\cdot}{\cdot}}$ (AS: 0.16 eV, IS & MS: 0.20 eV) and $V_o^{\bullet}$ (AS: 0.29 eV, IS & MS: 0.37 eV) were found, and the grain boundaries had 1.1 eV with electrically single grain boundary. The resistance of each defect and grain boundary decreases exponentially with increasing the measurement temperature. However, the capacitance (0.2 nF) of the grain boundary was ~1/10 lower than that of the two defects (~3.8 nF, ~2.2 nF) and showed a tendency to decrease as the measurement temperature increased. Therefore, ZCCLCa varistors have high sintering temperature of $1,200^{\circ}C$ due to lack of liquid phase additives, but excellent varistor characteristics are exhibited, which means ZCCLCa is a good candidate for realizing chip type or disc type commercial varistor products with excellent performance.
소성온도에 따른 ZnO계 적층형 세라믹 칩 바리스터(약칭 MLV)의 미세구조와 전기적 특성의 변화를 조사하였다. 소성온도 1100$^{\circ}$C에서 Ag/Pd(7:3) 내부전극층의 두께가 불균일하게 변화하면서 부분적인 공극이 발생하기 시작하고, 1150$^{\circ}$C에서는 상당한 전극 패턴의 소멸과 박리가 관찰되었다. 950$^{\circ}$C로 소성한 MLV의 경우 누설전류의 열화가 특히 컸는데 이는 미반응의 pyrochlore상이 잔류하여 액상과 천이원소의 균일한 분포가 일어나지 않았기 때문이라 사료된다. 1100$^{\circ}$C 이상의 온도로 소성한 경우에는 바리스터 특성 및 그 재현성의 저하가 관찰되었는데, 이는 내부전극의 소멸, 전극물질과 소체의 반응, 그리고 $Bi_2O_3$의 휘발에 기인한 것으로 보인다. 한편, 950∼1100$^{\circ}$C의 전 소성온도 범위에 걸쳐 온도가 증가할수록 정전용량과 누설전류는 증가하고 항복전압과 피크전류는 감소하였으나, 비선형계수와 클램핑 비는 각각 ∼30 및 1.4로 거의 일정한 값을 유지하였다. 특히 1000∼1050$^{\circ}$C 소성체의 경우 칩 바리스터에 적합한 바리스터 특성이 재현성 있게 나타났다. 결과적으로 Ag/Pd(7:3) 합금은 1050$^{\circ}$C의 동시 소성 온도이하에서는 $Bi_2O_3$를 함유한 대부분의 ZnO계 MLV의 내부전극으로 충분히 사용가능한 것으로 판단된다.
최근 실리콘 미세공정의 발달로 상용화된 0.2$\mum$ 게이트길이 이하의 deep submicron MOSFET 출력특성을 정확히 모델링하기 위해서는 RF 기판 회로 연구가 필수적이다. 먼저 본 논문에서는 기판 캐패시던스와 기판 저항이 병렬로 연결된 모델과 기판 저항만을 사용한 단순 모델들에 적합한 직접 추출 방법을 각각 개발하였다. 이 추출방법들을 0.15$\mum$ CMOS 소자에 적용한 결과 단순 모델보다 RC 병렬 기판모델이 측정된 $Y_{22}$-parameter에 30GHz까지 더 잘 일치하는 것을 확인하였으며, 이는 RC 병렬 기판모델 및 직접추출방법의 RF 정확도를 증명한다. 이러한 RC 병렬 기판모델을 사용하여 게이트 길이를 0.11에서 0.5$\mum$까지 변화시키고 드레인 전압을 0에서 1.2V까지 증가시키면서 기판 모델 파라미터들의 bias 종속 특성과 게이트 길이 종속 특성을 새롭게 추출하였다. 이러한 새로운 추출 결과는 scalable한 RF 비선형 기판 모델 개발에 유용하게 사용될 것이다.
다공질 실리콘을 이용한 마이크로센서와 마이크로액츄에이터의 연구는 현재 초기단계에 있기 때문에, 지금까지 발광 다이오드나 화학 센서 등과 같은 몇몇 응용 소자가 발표된 수준에 머물러 있다. 본 논문에서는 화학 센서와 광소자를 중심으로 다공질 실리콘 센서 및 액추에이터 연구현황을 고찰 보고하고자 한다. 정전용량형 다공질 실리콘 습도센서의 감습 특성은 비선형이였으며, 저습보다는 $40\%RH$ 이상의 고습영역에서 더 높은 감도를 나타내었다. 다공질 실리콘 $n^+-p-n^+$ 소자는 에탄올에 노출되었을 때 소자 전류가 급격히 증가하였다. 다공질 실리콘 다이어프램에 제작된 $p^+-PSi-n^+$ 다이오드는 광 스위칭 현상을 나타내어 광센서 또는 광스위치로써의 응용 가능성을 보여주었다. 다공질 실리콘에 365nm를 조사해서 얻어진 광루미네센스(PL)는 넓은 스펙트럼을 보였으며, 피크 파장은 610 nm이었다. ITO/PSi/In LED의 전계발광(EL)스펙트럼은 PL에 비해 약간 더 넓은 영역에 걸쳐 나타났으며, 피크 에너지가 단파장(535nm)으로 이동하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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