• 한국재료학회지
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• 제9권3호
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• pp.240-243
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• 1999

0.9PMN-0.1PT계의 압전물성을 상전이 온도를 포함하는 $-40^{\circ}C~$100^{\circ}C$의 넓은 온도범위에서 조사하였다. 압전물서의 측정을 위해 상전이 온도 이하인 $-40^{\circ}C$에서 시편을 분극처리를 한 후 승온하면서 공진반공진법에 의해 측정하였다. $0^{\circ}C$이하에서 압전체의 필요충분조건인 압전 spectrum이 선명하게 나타남을 통해서 상전이 온도보다 충분히 낮은 온도에서 0.9PMN-0.1PT가 압전체임을 확인하였다. 상전이온도인 $40^{\circ}C$보다 훨씬 높은 $90^{\circ}C$ 정도의 온도에서도 압전 spectrum이 관찰되어 있음을 통해서 0.9PMN-0.1PT 완화형 강유전체의 경우 상전이온도 이상에서도 전기기계 변환이 일어나고 있으며 강유전체인 압전체의 성질을 띠고 있다는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제14권4호
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• pp.29-37
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• 1995

높은 결합계수를 가진 압전진동자의 전기단자에 전기적 임피던스를 결합하면 공진주파수가 크게 변화한다. 본 연구에서는 이 현상의 해석을 위하여 전기단자의 부하상태를 고려한 새로운 전송선로형 등가회로를 제안하고, 그 등가회로의 유효성을 실험적으로 확인하였다. 실험에 있어서는 2층구조의 주파수 가변형 PZT 트랜스듀서를 제작, 그 전기단자에 접속시킨 임피던스의 변화에 따른 공진주파수의 변화와 실효감쇠량을 측정하였다. 제작된 트랜스듀서의 공진주파수는 180 KHz~580KHz의 넓은 주파수 대역에서 연속적으로 변화하고, 330KHz~470KHz에서의 실효감쇠량은 7dB이하의 높은 효율을 나타내었는데, 이 결과는 제안한 등가회로에 의한 해석결과와 잘 일치하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제49권2호
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• pp.26-37
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• 2012

본 연구에서는 준설토 탈수를 촉진시키기 위하여, 크기와 구동 주파수에 따라 임피던스 값이 크게 변화하는 PVDF film을 진동시키는 파워 드라이버를 개발하였다. PVDF film actuator를 구동하기 위한 파워 드라비버 IGBT를 이용하여 Full-Bridge 회로로 구현하였으며, R-L-PVDF Film으로 구성된 임피던스 정합 회로를 구현하여 PVDF Film에 최대한 많은 전력이 인가될 수 있도록 설계하였다. 개발한 파워 드라이버로 PVDF film actuator를 구동하여 준설토의 탈수 실험을 진행한 결과, 자연 탈수와 비교할 때 탈수 시작 후 30분 동안 약 3배 빠른 탈수 효과를 확인할 수 있었고, 개발한 PVDF film actuator 구동용 파워 드라이버를 이용하여 진동을 유발하는 준설토 탈수 장치에 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.327-327
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• 2008

Lead-free $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$ 압전 세라믹스는 다양한 광소자로의 응용과 압전 특성, 초전 특성을 이용한 압전 소자로의 응용이 가능한 재료로 보고되고 있다. 그러나 KNN계 압전소재 특성상 판상 형태의 결정립으로 인해 낮은 소결 밀도를 갖게 되고, 그로인해 압전물성의 저하를 초래하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 본연구에서는 다양한 밀링 방법을 적용하여 입자 사이즈를 작게 하고 소성체의 결정립을 구형화 함으로써 저온소결에서의 압전물성을 개선시키고자 한다. $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$를 기계적 분쇄법에 의해 입자사이즈에 따라 변화되는 상의 분석과 압전체로서의 특성을 관찰하였다. 결정학적 상분석 및 미세 조직은 XRD, SEM을 이용하여 관찰하였고, Capacitance는 Impedance analyzer(HP4192A)로 측정하였으며, Impedance 주파수 특성은 Network Analyzer로 측정하여 Kp, Kt와 Qm을 측정하였다.

• 한국음향학회지
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• 제35권3호
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• pp.175-182
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• 2016

수 MHz의 초음파를 이용하는 저주파 광음향 영상장치에 적용하는 것을 목적으로 압전단결정 PMN-PZT를 사용한 바늘형 수중청음기를 설계 제작하고, 그 특성을 수신감도가 알려져 있는 상용 PVDF(Polyvinylidene Fluoride) 수중청음기와 비교하여 평가하였다. 설계한 수중청음기의 임펄스응답을 KLM 모델에 의해 시뮬레이션한 결과, $50{\Omega}$의 종단 임피던스에 걸리는 최대 전압을 기준으로 한 수신감도는 -261.6 dB re $1V/{\mu}Pa$이며, 2 ~ 12 MHz 대역에서 5 dB 이내의 비교적 평탄한 특성을 가지는 것으로 예측되었다. 제작한 수중청음기의 수신감도를 순음 펄스를 사용하여 측정한 결과, 측정 가능한 2 ~ 8 MHz 대역에서 상용의 수중청음기에 비해 평균 10.9 dB 높게 나타났으며, 그 값은 $-255.8{\pm}2.8$ dB re $1V/{\mu}Pa$이었다. 나아가, 제작한 수중청음기를 기계주사형 광음향 영상장치에 적용하여 머리카락에 대한 영상을 획득하였는바, 수신된 광음향 신호가 상용의 것보다 크고, 영상 또한 우수함을 알았다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제40권3호
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• pp.10-17
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• 2003

본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용한 박막 체적 공진기 대역통과 여파기 설계기법을 제안하였다. 기존의 BVD등가모델을 이용한 여파기 설계기법은 공진 모드에서의 공진기의 임피던스 특성을 몇 개의 집중 소자로 근사함으로써 생기는 오차를 포함하고 있다. 본 논문에서는 공진기의 전기적 임피던스 특성식 자체를 이용한 최적화 FBAR여파기 설계기법을 제안하였다. 유전자 알고리즘을 적용하여 설계기준을 만족하도록 공진기의 두께 및 면적을 최적화하였다. 첫 번째 유전자 알고리즘은 사다리형 여파기의 직렬/병렬 공진기의 직렬/병렬 공진 주파수가 통과대역의 중심주파수와 일치하도록 각 공진기의 압전 물질 두께를 최적화하였다. 두 번째 유전자 알고리즘은 설계하고자하는 대역통과 여파기 특성을 만족시키기 위한 각 공진기의 면적을 최적화하였다. 제안된 방법을 이용하여 설계된 US-PCS 수신 대역통과 여파기는 기존의 방법 및 BVD모델을 이용한 설계결과와 비교하여 우수한 응답특성을 나타내었다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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• pp.275-278
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• 2000

In this study, the acoustic transducer of a thin circular disc-type with PZT/Metal was designed. The dielectric and piezoelectric properties of $0.5wt\%$ $MnO_2$ and NiO doped 0.1Pb($Mg_{1/3}$$Nb_{2/3}$)$O_3$-$0.45PbTiO_3$-$0.45PbZrO_3$ ceramics were investigated aiming at acoustic transducer applications. The vibration characteristics for the laminated circular plate was analyzed for the various thickness and diameter of the piezoceramic layer and metal layer. The acoustic characteristics which is radiated from the acoustic transducer within the finite space was simulated using the finite element method. It has been observed that the characteristics of the sound pressure ard impedance response calculated for the various models of the size and geometry of acoustic transducer.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권6호
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• pp.2434-2440
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• 2018

A new type of piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pMUT) with high resonant frequency was developed by using a thin lead zirconate titanate (PZT) as an insulation layer on a floating $10{\mu}m$ silicon membrane. The PZT insulation layer facilitated acoustic impedance matching at active pMUT, leading to a high performance in the acoustic conversion property compared with the transducer using $SiO_2$ insulation layer. The fabricated ultrasonic devices were wirelessly measured by connecting two identical acoustic transducers to two separate ports in a single network analyzer simultaneously. The acoustic wave emitted from a transducer induced a $3.16{\mu}W$ on the other side of the transducer at a distance of 2 cm. The transducer performances in terms of device diameters, PZT thickness, annealings, and different DC polings, etc. were investigated. COMSOL simulation was also performed to predict the device performances prior to fabrication. Based on the COMSOL simulation, the device was fabricated and the results were compared.

• 전기학회논문지
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• 제56권5호
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• pp.915-920
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• 2007

AIN-based film bulk acoustic resonator (FBAR) devices which adopt a membrane-type configuration such as Mo/AIN/bottom-metal/Si are fabricated by employing a novel process. The proposed resonator structure does not require any supporting layer above the substrate, which leads to the reduction in energy loss of the resonators. For all the FBAR devices, the frequency response characteristics are measured and the device parameters, such as return loss and input impedance, are extracted from the frequency responses, and analyzed in terms of the various metals such as Al. Cu, Mo, W used in the bottom-electrode. The mass-loading effect caused by the used bottom-electrode metals is found to be the main reason for the difference revealed in the measured characteristics of the fabricated FBAH devices. The results obtained in this study also show that the degree of match in lattice constant and thermal expansion coefficient hetween piezoelectric layers and electrode metals is crucial to determine the device performance of FEAR.

• Journal of Power Electronics
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• 제17권5호
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• pp.1150-1159
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• 2017

Flexibility in the power control of ultrasonic transducers has remained a challenge for cleaning applications. This paper introduces a modification of the existing piezoelectric ceramic transducer (PCT) circuit to increase the range of operation through its impedance characteristics. The output power is controlled using the asymmetrical voltage-cancellation (AVC) method. Together with a phase-locked loop control, the switching frequency of the inverter is automatically adjusted to maintain a lagging phase angle under load-parameter variations during the cleaning process. With the proposed modification, the region of the zero-voltage switching (ZVS) operation is extended, which results in a wider range of output power control. A hardware prototype is constructed and the control algorithm is implemented using an STM32F4 microcontroller. Simulation and experimental results are provided to verify the proposed method for a 50-W PCT. The operating frequency and output power ranges under study are 37 - 41 kHz and 15.8 - 50 W, respectively.