• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제17권5호
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• pp.302-305
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• 2016

In this paper, a low on-resistance and high current driving capability trench gate power metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) incorporating a current sensing feature is proposed and evaluated. In order to realize higher cell density, higher current driving capability, cost-effective production, and higher reliability, self-aligned trench etching and hydrogen annealing techniques are developed. While maintaining low threshold voltage and simultaneously improving gate oxide integrity, the double-layer gate oxide technology was adapted. The trench gate power MOSFET was designed with a 0.6 μm trench width and 3.0 μm cell pitch. The evaluated on-resistance and breakdown voltage of the device were less than 24 mΩ and 105 V, respectively. The measured sensing ratio was approximately 70:1. Sensing ratio variations depending on the gate applied voltage of 4 V ~ 10 V were less than 5.6%.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.308-312
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• 2023

게이트 전류 감지 구조는 LDO 레귤레이터가 오버슈트 또는 언더슈트 상황 발생 시 출력전압의 레귤레이션을 보다 효과적으로 제어하기 위해 제안되었다. 기존의 전형적인 LDO 레귤레이터는 부하전류가 변화할 때 레귤레이션 전압 변화가 발생한다. 하지만 게이트 전류 감지 구조를 이용하여 패스 트랜지스터에 있는 게이트 단자 전류를 공급/방전 함으로 인해 패스 트랜지스터의 동작 속도를 더욱 향상시킬 수 있다. 게이트 전류 감지 구조를 이용한 LDO 레귤레이터의 입력전압은 3.3 V ~ 4.5 V 이며 출력 전압은 3 V이고 부하 전류는 최대 250 mA의 값을 갖는다. 시뮬레이션 결과, 부하 전류가 250 mA 까지 변화할 때 약 9 mV의 전압 변화 값을 확인하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권5호
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• pp.1372-1381
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• 2017

This paper presents a high-side switch driver IC capable of improving the current sensing accuracy and providing reverse battery protection. Power semiconductor switches used to replace relay switches are encumbered by two disadvantages: they are prone to current sensing errors and they require additional external protection circuits for reverse battery protection. The proposed IC integrates a gate driver and current sensing blocks, thus compensating for these two disadvantages with a single IC. A p-sub-based 90-V $0.13-{\mu}m$ bipolar-CMOS-DMOS (BCD) process is used for the design and fabrication of the proposed IC. The current sensing accuracy (error ${\leq}{\pm}5%$ in the range of 0.1 A-6.5 A) and the reverse battery protection features of the proposed IC were experimentally tested and verified.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.220-225
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• 2016

본 논문은 전류 센싱 FET가 내장되어 있고 온-저항이 낮으며 고전류 구동이 가능한 트렌치 게이트 고 전력 MOSFET를 제안하고 전기적 특성을 분석하였다. 트렌치 게이트 전력 소자는 트렌치 폭 $0.6{\mu}m$, 셀 피치 $3.0{\mu}m$로 제작하였으며 내장된 전류 센싱 FET는 주 전력 MOSFET와 같은 구조이다. 트렌치 게이트 MOSFET의 집적도와 신뢰성을 향상시키기 위하여 자체 정렬 트렌치 식각 기술과 수소 어닐링 기술을 적용하였다. 또한, 문턱전압을 낮게 유지하고 게이트 산화막의 신뢰성을 증가시키기 위하여 열 산화막과 CVD 산화막을 결합한 적층 게이트 산화막 구조를 적용하였다. 실험결과 고밀도 트렌치 게이트 소자의 온-저항은 $24m{\Omega}$, 항복 전압은 100 V로 측정되었다. 측정한 전류 센싱 비율은 약 70 정도이며 게이트 전압변화에 대한 전류 센싱 변화율은 약 5.6 % 이하로 나타났다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.36-37
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• 2013

This paper presents high voltage operation sensing boost converter with high side current. Proposed topology has three functions which are high voltage driving, high side current sensing and low voltage boost controller. High voltage gate driving block provides LED dimming function and switch function such as a load switch of LED driver. To protect abnormal fault and burn out of LED bar, it is applied high side current sensing method with high voltage driver. This proposed configuration of boost converter shows the effectiveness capability to LED driver through measurement results.

• 대한금속재료학회지
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• 제49권4호
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• pp.304-312
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• 2011

In this study, MOSFET type micro hydrogen gas sensors with platinum catalytic metal gates were designed, fabricated, and their electrical characteristics were analyzed. The devised MOSFET Hydrogen Sensors, called MHS-1 and -2, were designed with a platinum gate for hydrogen gas adsorption, and an additional sensing part for higher gas sensitivity and with a micro heater for operation temperature control. In the electrical characterization of the fabricated Pt-gate MOSFET (MHS-1), the saturated drain current was 3.07 mA at 3.0 V of gate voltage, which value in calculation was most similar to measurement data. The amount of threshold voltage shift and saturated drain current increase to variation of hydrogen gas concentration were calculated and the hydrogen gas sensing properties were anticipated and analyzed.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.303.1-303.1
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• 2014

좋은 전기적 특성을 가지면서 소자의 크기를 줄이기에 용이한 Gate-all-around (GAA) twin Si nanowire field-effect transistors (TSNWFETs)의 연구가 많이 진행되고 있다. Switching 특성과 단채널 효과가 없는 TSNWFETs의 특성은 GAA 구조의 본질적인 특성이다. TSNWFETs는 기존의 single Si nanowire TSNWFETs와 bulk FET에 비하여 Drive current가 nanowire의 지름에 많은 영향을 받지 않는다. 그러나 TSNWFETs의 전체 on-current는 훨씬 작고 nanowire의 지름이 작아지면서 줄어들게 되면서 소자의 sensing speed와 sensing margin 특성의 악화를 가지고 온다. GAA TSNWFETs의 제작 및 전기적 실험에 대한 연구는 많이 진행되었으나, GAA TSNWFETs의 전기적 특성에 대한 이론적 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 GAA TSNWFETs의 nanowire 크기에 따른 전기적 특성을 관찰하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전기적 특성을 양자역학을 고려하여 3차원 TCAD 시뮬레이션을 툴을 이용하여 계산하였다. GAA TSNWFETs와 bulk FET의 전류-전압 특성 계산을 통해 on-current 크기, subthreshold swing, drain-induced barrier lowering (DIBL), gate-induced drain leakage를 보았다. 전류가 흐르는 경로와 전기적 특성의 물리적 의미에 대한 연구를 위해 TSNWFETs에서의 전류 밀도, conduction band edge, potential 특성을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 Switching 특성, 단채널 효과에 대한 면역 특성, nanowire의 단면적에 따른 전류 흐름을 보았다. nanowire의 크기가 작아지면서 DIBL이 증가하고 문턱전압과 전체 on-current는 감소하면서 소자의 특성이 악화된다. 이러한 결과는 GAA TSNWFETs의 전기적 특성을 이해하고 좋은 소자 특성을 위한 구조를 연구하는데 많은 도움이 될 것이다.

• 센서학회지
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• 제8권6호
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• pp.434-439
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• 1999

집적형 습도센서를 위해 이중게이트 금속을 증착한 차동형 전계효과 트랜지스터를 제조하고 상대습도에 따른 드레인전류 드리프트특성을 조사하였다. 감지소자와 비감지소자의 전류차를 얻기 위해 두 트랜지스터의 종횡비는 250/50으로 같게 하였다. 제조된 습도감지 전계효과 트랜지스터의 표준화된 드레인전류는 상대습도가 30%에서 90%로 증가함에 따라 0.12에서 0.3으로 증가하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제43권9호
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• pp.23-30
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• 2006

본 논문은 전류 감지 feedback 기법을 사용한 고효율 CMOS DC-DC boost 변환기의 설계에 관한 것이다. 펄스-폭 변조 방식의 스위칭 동작을 위해 인덕터를 통해 흐르는 전류의 양을 감지하는 고해상도 전류 감지 회로를 설계하였다. 이를 통하여 외부 소자나 큰 면적을 차지하는 주파수 보상 회로 없이 안정적으로 동작하는 변환기 성능을 얻을 수 있다. 또한 외부 저항 열을 사용하여 다양한 입력/출력 전압 특성을 얻을 수 있다. 설계한 DC-DC 변환기는 thick gate oxide 옵션이 포함된 0.18-um CMOS 표준 공정으로 제작하였다. 부하 전류 200mA 이상에 대하여 3.3V의 출력을 얻는 변환기에서 최대 효율은 90% 이상, load regulation은 100mA의 변화에 대하여 1.15%의 특성을 나타낸다.

• 센서학회지
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• 제28권2호
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• pp.76-80
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• 2019

The characteristics of a titanium oxide layer prepared using a plasma electrolytic oxidation (PEO) process were investigated, using an extended gate ion sensitive field effect transistor (EG-ISFET) to confirm the layer's capability to react with hydrogen ions. The surface morphology and element distribution of the PEO-processed titanium oxide were observed and analyzed using field-emission scanning-electron microscopy (FE-SEM) and energy-distribution spectroscopy (EDS). The titanium oxide prepared by the PEO process was utilized as a hydrogen-ion sensing membrane and an extended gate insulator. A commercially available n-channel enhancement MOS-FET (metal-oxide-semiconductor FET) played a role as a transducer. The responses of the PEO-processed titanium oxide to different pH solutions were analyzed. The output drain current was linearly related to the pH solutions in the range of pH 4 to pH 12. It was confirmed that the titanium-oxide layer prepared by the PEO process could feasibly be used as a hydrogen-ion-sensing membrane for EGFET measurements.