• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3626-3631
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• 2009

본 논문에서는 아날로그 회로에 사용되는 NMOSFET에 대한 Hot-Carrier 열화특성을 조사하였다. 여러 값을 갖는 게이트 전압으로 스트레스를 인가한 후, 소자의 파라미터 열화를 포화 영역에서 측정하였다. 스트레스 게이트 전압의 범위에 따라 계면 상태(interface state) 뿐 아니라 전자와 정공의 포획이 드레인 근처 게이트 산화막에서 확인되었다. 그리고 특히 낮은 게이트 전압의 포화영역에서는 정공의 포획이 많이 발생하였다. 이러한 전하들의 포획은 전달 컨덕턴스 ($g_m$) 및 출력 컨덕턴스 ($g_{ds}$)의 열화의 원인이 된다. 아날로그 동작 범위의 소자에서 파라미터 열화는 소자의 채널 길이에 매우 민감하게 반응한다. 채널길이가 짧을수록 정공 포획이 채널 전도도에 미치는 영향이 증가하게 되어 열화가 증가되었다. 이와 같이 아날로그 동작 조건 및 아날로그 소자의 구조에 따라 $g_m$ 및 $g_{ds}$의 변화가 발생하므로 원하는 전압 이득($A_V=g_m/g_{ds}$)을 얻기 위해서는 회로 설계시 이러한 요소들에 대한 고려가 필요하다.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권1호
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• pp.38-46
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• 1999

본 논문에서는 0.25${\mu}m$ T형 게이트 P-HEMT의 제작 및 특성 평가를 하였고, 제작된 P-HEMT를 X-밴드용 3단 MMIC 저잡음 증폭기 설계에 응용하였다.제작된 P-HEMT의 DC 특성은 최대 외인정 전달 컨덕턴스가 400mS/mm이고, 최대 드레인 전류는 400mA/mm이었다. RF 및 잡음 특성은 전류 이등 차단 주파수($f_T$)가 65GHz이고, 주파수 9GHz에서 최소 잡음 지수는 0.7dB, 관련 이득은 14.8dB이었다. 이때의 바이어스 조건은 Vds가 2V이고, Ids는 60%Idss이었다. 저잡음 증폭기 설계에 있어서, 회로 Topology는 인덕턴스 직렬 궤환(Series Feedback)으로 쇼토 스터브(Short Stub)를 사용하였다. 이때 최적의 쇼트 스터브 길이를 찾기 위해, 직렬 궤환에 의한 잡음 지수와 이득 특성, 그리고 안정성에 대한 영향을 조사하였다. 설계된 회로의 특성은 주파수 8.9-9.5GHz에서 이득이 33dB이상, 잡음 지수가 1.2dB이하, 그리고 입출력 반사 계수가 각각 15dB와 14dB이하로 우수한 성능을 보였다. 따라서 제작된 소자가 고이득 X-밴드용 저잡음 증록기에 매우 적합한 소자임을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권10호
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• pp.90-97
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• 2006

본 논문에서는 cascode 구조에 shunt peaking 기술을 접목시킨 밀리미터파 광대역 amplifier를 설계 및 제작하였다. 밀리미터파 광대역 cascode amplifier의 설계 및 제작을 위해서 $0.1{\mu}m\;{\Gamma}-gate$ GaAs PHEMT와 CPW 및 passive library를 개발하였다. 제작된 PHEMT는 최대 전달 컨덕턴스는 346.3 mS/mm, 전류이득 차단 주파수 ($f_T$)는 113 GHz, 그리고 최대공진 주파수($f_{max}$)는 180 GHz의 특성을 갖고 있다. 설계된 cascode amplifier는 회로의 발진을 막기 위해서 저항과 캐패시터를 common-rate 소자의 드레인에 병렬로 연결하였다. 대역폭의 확장 및 gain의 평탄화를 위해 바이어스 단들에 short stub 및 common-source 소자와 common-gate 소자 사이에 보상 전송선로를 삽입하고 최적화하였으며, 입출력 단은 광대역 특성을 갖는 정합회로로 설계하였다. 제작된 cascode amplifier의 측정결과, cascode 구조에 shunt peaking 기술을 접목시킴으로써 대역폭을 확장 및 gain을 평탄화 시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 3 dB 대역폭은 34.5 GHz ($19{\sim}53.5GHz$)로 광대역 특성을 얻었으며, 3 dB대역 내에서 평균 6.5 dB의 $S_{21}$ 이득 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권11호
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• pp.21-27
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• 2004

본 논문에서는 60 GHz 무선 LAN(wireless local area network) 응용을 위해 0.1 ㎛ Γ-gate pseudomorphic high electron mobility transistor(PHEMT)를 이용하여 V-band용 millimeter-wave monolithic integrated circuit(MIMIC) 저잡음 증폭기를 설계 및 제작하였다. 본 연구에서 개발한 PHEMT의 DC 특성으로 드레인 포화 전류 밀도(Idss)는 450 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(gm, max)는 363.6 mS/mm를 얻었으며, RF 특성으로 전류이득 차단주파수(fT)는 113 GHz, 최대 공진 주파수(fmax)는 180 GHz의 성능을 나타내었다. V-band MIMIC 저잡음 증폭기의 개발을 위해 PHEMT의 비선형 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 V-band MIMIC 저잡음 증폭기를 설계하였다. 설계된 V-band MIMIC 저잡음 증폭기는 본 연구에서 개발된 PHEMT 기반의 MIMIC 공정을 이용해 제작되었으며, V-band MIMIC 저잡음 증폭기의 측정결과, 60 GHz에서 S21이득은 21.3 dB, 입력반사계수는 -10.6 dB 그리고 62.5 GHz에서 출력반사계수는 -29.7 dB의 특성을 나타내었다. V-band MIMIC 저잡음 증폭기의 잡음지수 측정결과, 60 GHz에서 4.23 dB의 특성을 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권3호
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• pp.34-41
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• 2011

본 논문은 넓은 튜닝 범위와 정밀한 해상도 성능을 가지는 능동 인덕터를 이용한 디지털 제어 발진기에 대한 논문이다. 디지털 제어 발진기의 주파수를 조정하기 위해 능동 인덕터의 트랜스컨덕턴스를 디지털적으로 조정하는 구조를 제안하였으며, 디지털 제어 발진기의 이득 또한 디지털적으로 조정하여 이득 변화를 상쇄하도록 하였다. 또한, 넓은 튜닝 영역과 정밀한 해상도를 구현하기 위해 자동 3 단계 주파수 및 이득 튜닝 루프를 제안하였다. 디지털 제어 발진기의 총 주파수 튜닝 영역은 2.1 GHz ~ 3.5 GHz로 1.4 GHz의 영역으로 이는 2.4 GHz의 중간 주파수에 대하여 58 %에 해당한다. 유효 주파수 해상도는 시그마 델타 모듈레이터를 사용하여 0.14 kHz/LSB를 구현하였다. 제안하는 디지털 제어 발진기는 0.13 ${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계 되었다. 전체전력 소모는 1.2 V 공급전압에서 6.6 mW이며 위상 잡음 성능은 2.4 GHz 중간 주파수의 경우, 1 MHz 오프셋에서 -120.67dBc/Hz 성능을 보이고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권12호
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• pp.7-12
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• 2004

본 논문에서는 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 DC~45 GHz 대역의 광대역 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) 분산 증폭기를 설계 및 제작하였다. MIMIC 증폭기의 제작을 위해 Metamorphic HEMT(MHEMT)를 설계 및 제작하였으며, 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 442 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 409 mS/mm를 얻었다. RF 특성으로 fT는 140 GHz fmax는 447 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 광대역 MIMIC 분산 증폭기의 설계를 위해 MHEMT의 소신호 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 분산 증폭기를 설계하였다. 설계된 분산 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작하였으며, MIMIC 분산 증폭기의 측정결과, DC ~ 45 GHz대역에서 6 dB 이상의 S21 이득을 얻었으며, 입력반사 계수는 45 GHz에서 -10 dB, 출력반사계수는 -7 dB의 특성을 나타내었다. 제작된 분산 증폭기의 칩 크기는 2.0 mm$\times$l.2 mm다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권1호
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• pp.18-24
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• 2002

본 논문에서는 서로 다른 dose를 갖는 이중 노광 방법을 사용한 전자빔 묘화 방법을 이용하여 0.2 ㎛의 wide-head T-게이트를 갖는 PHEMT를 제작하였다. 0.2 ㎛의 게이트 길이와 1.3 ㎛의 게이트 머리의 크기를 갖는 wide-head T-게이트를 형성하기 위하여 PMMA/P(MMA-MAA)/PMMA의 3층 레지스트 구조를 사용하였다. 0.2 ㎛의 게이트 길이와 80 ㎛의 단위 게이트 폭 및 4개의 게이트 핑거를 갖는 PHEMT의 DC 특성으로 323 ㎃/㎜의 드레인 전류 밀도 및 232 mS/㎜의 최대 전달 컨덕턴스를 얻었다. 또한 동일한 소자의 RF 특성으로 40 ㎓에서 2.91 ㏈의 S/sub 21/ 이득과 11.42 ㏈의 MAG를 얻었으며, 전 이득 차단 주파수와 최대 공진 주파수는 각각 63 ㎓와 150 ㎓였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권4호
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• pp.8-15
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• 2006

본 논문에서는 70 nm InGaAs/InAlAs MHEMT와 DAML 기반의 하이브리드 링 결합기를 이용하여 낮은 변환 손실과 높은 격리도 특성을 갖는 94 GHz 단일 평형 혼합기를 개발하였다. 혼합기에 사용된 MHEMT는 607 mA/mm의 드레인 전류 밀도, 1015 mS/mm의 전달컨덕턴스, 330 GHz의 전류이득차단주파수, 425 GHz의 최대공진주파수 특성을 나타내었다. 제작된 하이브리드 링 결합기는 $85GHz{\sim}105GHz$의 범위에서 $3.57{\pm}0.22dB$의 커플링 손실과 $3.80{\pm}0.08dB$의 삽입 손실 특성을 나타내었다. 혼합기의 측정 결과, $93.65GHz{\sim}94.25GHz$의 범위에서 $2.5dB{\sim}2.8dB$의 변환 손실 특성과 -30 dB 이하의 격리도 특성을 얻었으며, 94 GHz의 중심주파수에서 6 dBm의 LO 전력을 인가하였을 때 2.5 dB의 최소 변환 손실 특성을 얻었다. 변환 손실 및 격리도 특성을 고려할 때, 본 논문에서 개발된 혼합기의 특성은 지금까지 보고된 GaAs 기반 HEMT소자들을 사용하는 94 GHz 대역용 혼합기 중에 가장 우수한 결과물이다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제41권8호
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• pp.105-111
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• 2004

본 논문에서는 밀리미터파 대역에서 고이득과 광대역 특성을 갖는 MHEMT(Metamorphic High Electron Mobility Transistor) cascode 증폭기를 설계 및 제작하였다. Cascode 증폭기 제작을 위해 0.1 ㎛ InGaAs/InAlAs/GaAs MHEMT를 설계ㆍ제작하였다. 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 640 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(gm)는 653 mS/mm를 얻었으며, 주파수 특성으로 f/sub T/는 173 GHz, f/sub max/는 271 GHz의 우수한 특성을 나타내었다. Cascode 증폭기는 CPW 전송선로를 이용하여 광대역 특성을 얻을 수 있도록 정합회로를 설계하였으며, 1단과 2단 증폭기의 2가지 종류로 회로를 설계하였다. 설계된 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용해 제작되었다. 제작된 cascode 증폭기의 측정결과, 1단 증폭기는 3 dB 대역폭이 31.3∼68.3 GHz로 37 GHz의 넓은 대역 특성을 얻었으며, 대역내에서 평균 9.7 dB 및 40 GHz에서 최대 11.3 dB의 S21 이득 특성을 나타내었다. Cascode 2단 증폭기는, 3 dB 대역폭이 32.5∼62.0 GHz로 29.5 GHz의 대역폭과 대역내에서 평균 20.4 dB 및 36.5 GHz에서 최대 22.3 dB의 높은 이득 특성을 얻었다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권10호
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• pp.34-39
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• 2016

본 논문에서는 체내 이식용 신경 신호 기록 장치를 위한 저전압 저전력 아날로그 front-end 집적회로를 설계하였다. 제안된 집적 회로는 1 Hz에서 5 kHz 주파수 대역에 존재하는 신경 신호를 처리하기 위해 저잡음 neural 증폭기와 대역폭 조절이 가능한 능동 bandpass 필터로 구성되어 있다. Neural 증폭기는 우수한 잡음 특성을 위해 source-degenerated folded-cascode 연산증폭기를 기반으로 하여 설계하였고, 능동 필터의 경우 저전력의 current-mirror 연산증폭기를 이용하여 설계하였다. 능동 필터의 high-pass cutoff 주파수는 1 Hz에서 300 Hz까지 제어가 가능하며, low-pass cutoff 주파수는 300 Hz에서 8 kHz까지 제어가 가능하다. 전체 아날로그 front-end 회로는 53.1 dB의 전압 이득 성능과 1 Hz에서 10 kHz 대역에 대해서 $4.68{\mu}Vrms$의 입력 잡음 성능과 3.67의 noise efficiency factor 성능을 보인다. $18-{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 설계를 하였고 1-V 전원에서 $3.2{\mu}W$의 전력 소모 성능을 갖는다. 칩 레이아웃 면적은 $0.19 mm^2$ 이다.