• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-16
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• 2023

전기차용 전력변환모듈의 성능향상 요구와 종래의 Si 전력반도체의 한계 극복을 위해 차세대 전력반도체인 wide-bandgap (WBG) 기반 전력반도체로의 전환이 가속화되고 있다. WBG 전력반도체로의 전환을 위해 전력변환모듈 패키징 소재 역시 높은 고온 내구성을 요구받고 있다. 전력변환모듈 패키징 공정 중 하나인 Ag 소결 다이접합 기술은 종래의 고온용 Pb 솔더링의 대체 기술로 주목받고 있다. 본 논문에서는 Ag 소결 다이접합 기술 관련 최신 연구동향에 대해 소개하고자 한다. 소결 다이접합 공정 조건에 따른 접합부 특성을 비교하고 Ag 소결층의 3차원 이미지 구현에 따른 다공성 Ag 소결 접합부의 물성 측정 방법론에 대해 고찰하였다. 또한 열충격 및 파워사이클 신뢰성 평가 연구동향을 분석하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권2호
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• pp.43-51
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• 2023

본 논문에서는 전기차 전력변환 시스템의 근간이 되는 전력반도체 소자의 발전 방향과 차세대 전력반도체 소자인 wide bandgap (WBG)의 특징에 관해 소개하고자 한다. 현재까지의 주류인 Si insulated gate bipolar transistor (IGBT)의 특징에 관해 소개하고, 제조사 별 Si IGBT 개발 방향에 대해 다루었다. 또한 대표적인 WBG 전력반도체 소자인 SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET)이 가지는 특징을 고찰하여 종래의 Si IGBT 소자 대비 SiC MOSFET이 가지는 효용 및 필요성에 대해 서술하였다. 또한 현 시점에서의 GaN 전력반도체 소자가 가지는 한계 및 그로 인해 전기자동차용 전력변환모듈 용으로 사용하기에 이슈인 점을 서술하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제12권1호
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• pp.19-23
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• 2012

This paper presents a practical methodology for realistic simulation on reverse characteristics of Wide Bandgap (WBG) SiC and GaN p-n junctions. The adjustment on certain physic-based model parameters, such as the trap density and photo-generation for SiC junction, and impact ionization coefficients and critical field for GaN junction are described. The adjusted parameters were used in Synopsys Medici simulation to obtain a realistic p-n junction avalanche breakdown voltage. The simulation results were verified through benchmarking against independent data reported by others.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집 Vol.14 No.1
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• pp.13-16
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• 2001

반도체 동작시에 파워 손실을 최소화하는 것은 2000년대의 에너지, 산업전자, 정보통신 산업분야에서의 가장 주요한 요구 사항중의 하나이다. 실리콘계 반도체 소자들은 완전히 새로운 구동기구의 소자가 개발되지 않는 한, 실리콘 재료의 낮은 열전도율이나 낮은 절연파괴전계와 같은 물리적 특성한계 때문에 이러한 요구를 만족시키는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 21세기를 위한 대안으로 고열전도융의 WBG(WideBand-Gap) 물질 그 중에서도 탄화규소(SiC) 반도체가 제시되고 있다. SiC 반도체는 실리콘에 비하여 밴드갭(band gap: $E_{g}$)이 높을 뿐만이 아니라 절연파괴강도 ($E_{B}$)가 한 자릿수 이상 그리고 전자의 포화 drift 속도, $V_{s}$ 및 열전도도 k가 3배 가량 크다. 따라서 SiC는 고온 동작 내지는 고내압, 대전류, 저손실 반도체를 제작하는데 아주 유리하다. 본고에서는 응용성이 넓고, 단결정 제조가 비교적 용이한 SiC 반도체의 기술현황에 대하여 살펴보고자 한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제14권12호
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• pp.11-14
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• 2001

반도체 동작시에 파워 손실을 최소화하는 것은 2000년대의 에너지, 산업전자, 정보통신 산업분야에서의 가장 주요한 요구 사항중의 하나이다. 실리콘계 반도체 소자들은 완전히 새로운 구동기구의 소자가 개발되지 않는 한, 실리콘 재료의 낮은 열전도율이나 낮은 절연파괴전계와 같은 물리적 특성한계 때문에 이러한 요구를 만족시키는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 21세기를 위한 대안으로 고열전도율의 WBG(Wide Band-Gap) 물질 그 중에서도 탄화규소(SiC) 반도체가 제시되고 있다. SiC 반도체는 실리콘에 비하여 밴드 갭(band gap: E$_{g}$)이 높을 뿐만이 아니라 절연파괴강도(E$_{B}$)가 한 자릿수 이상 그리고 전자의 포화 drift 속도, V$_{s}$ 및 열전도도 k가 3배 가량 크다. 따라서 SiC는 고온 동작 내지는 고내압, 대전류, 저손실 반도체를 제작하는데 아주 유리하다. 본고에서는 응용성이 넓고, 단결정 제조가 비교적 용이한 SiC 반도체의 기술현황에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.13-16
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• 2001

반도체 동작시에 파워 손실을 최소화하는 것은 2000년대의 에너지, 산업전자, 정보통신 산업분야에서의 가장 주요한 요구 사항중의 하나이다. 실리콘계 반도체 소자들은 완전히 새로운 구동기구의 소자가 개발되지 않는 한, 실리콘 재료의 낮은 열 전도율이나 낮은 절연파괴전계와 같은 물리적 특성한계 때문에 이러한 요구를 만족시키는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 21세기를 위한 대안으로 고열전도율의 WBG(Wide Band-Gap) 물질 그 중에서도 탄화규소(SiC) 반도체가 제시되고 있다. SiC 반도체는 실리콘에 비하여 밴드 갭(band gap: E$_{g}$)이 높을 뿐만이 아니라 절연파괴강도(E$_{B}$)가 한 자릿수 이상 그리고 전자의 포화 drift 속도, v$_{s}$ 및 열전도도 k가 3배 가량 크다. 따라서 SiC는 고온 동작 내지는 고내압, 대전류, 저손실 반도체를 제작하는데 아주 유리하다. 본고에서는 응용성이 넓고, 단결정 제조가 비교적 용이한 SiC 반도체의 기술현황 에 대하여 살펴보고자 한다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제30권1호
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• pp.63-70
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• 2023

오늘날 심각한 환경 오염과 에너지의 중요성으로 전력 반도체의 중요도가 지속적으로 높아지고 있다. 특히 wide band gap(WBG)소자 중 하나인 SiC-MOSFET은 우수한 고전압 특성을 가지고 있어 그 중요도가 매우 높다. 하지만 SiC-MOSFET의 전기적 특성이 열에 민감하기 때문에 패키지를 통한 열 관리가 필요하다. 본 논문에서는 기존 전력 반도체에서 사용하는 direct bonded copper(DBC) 기판 방식이 아닌 insulated metal substrate(IMS) 방식을 제안한다. IMS는 DBC에 비해 공정이 쉬우며 coefficient of thermal expansion (CTE)가 높아서 비용과 신뢰성 측면에서 우수하다. IMS의 절연층인 dielectric film의 열전도도가 낮은 문제가 있지만 매우 얇은 두께로 공정이 가능하기 때문에 낮은 열 전도도를 충분히 극복할 수 있다. 이를 확인하기 위해서 이번 연구에서는 electric-thermal co-simulation을 수행하였으며 검증을 위해 DBC 기판과 IMS를 제작하여 실험하였다.

• 전기학회논문지
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• 제66권9호
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• pp.1351-1358
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• 2017

In this work, we investigated radiation hardness of GaN-based transistors which are strong candidates for next-generation power electronics. Field effect transistors with three types of gate structures including metal Schottky gate, recessed gate, and p-AlGaN layer gate were fabricated on AlGaN/GaN heterostructure on Si substrate. The devices were irradiated with energetic protons and alpha-particles. The irradiated transistors exhibited the reduction of on-current and the shift of threshold voltage which were attributed to displacement damage by incident energetic particles at high fluence. However, FET operation was still maintained and leakage characteristics were not degraded, suggesting that GaN-based FETs possess high potential for radiation-hardened electronics.

• Journal of Power Electronics
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• 제9권1호
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• pp.36-42
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• 2009

This paper presents a review of an improved high power-high frequency III-V wide bandgap (WBG) semiconductor device, Gallium Nitride (GaN). The device offers better efficiency and thermal management with higher switching frequency. By having higher blocking voltage, GaN can be used for high voltage applications. In addition, the weight and size of passive components on the printed circuit board can be reduced substantially when operating at high frequency. With proper management of thermal and gate drive design, the GaN power converter is expected to generate higher power density with lower stress compared to its counterparts, Silicon (Si) devices. The main contribution of this work is to provide additional information to young researchers in exploring new approaches based on the device's capability and characteristics in applications using the GaN power converter design.