• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권3호
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• pp.124-130
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• 2023

Background: When bipolar junction transistors (BJTs) are used as switches, their switching characteristics can be deteriorated because the recombination time of the minority carriers is long during turn-off transient. When BJTs operate as low frequency switches, the power dissipation in the on-state is large. However, when BJTs operate as high frequency switches, the power dissipation during switching transients increases rapidly. Materials and Methods: When silicon (Si) BJTs are irradiated by fast neutrons, defects occur in the Si bulk, shortening the lifetime of the minority carriers. Fast neutron irradiation mainly creates displacement damage in the Si bulk rather than a total ionization dose effect. Defects caused by fast neutron irradiation shorten the lifetime of minority carriers of BJTs. Furthermore, these defects change the switching characteristics of BJTs. Results and Discussion: In this study, experimental results on the switching characteristics of a pnp Si BJT before and after fast neutron irradiation are presented. The results show that the switching characteristics are improved by fast neutron irradiation, but power dissipation in the on-state is large when the fast neutrons are irradiated excessively. Conclusion: The switching characteristics of a pnp Si BJT were improved by fast neutron irradiation.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.275-283
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• 2021

본 연구에서는 저내압 반도체 공정으로 제작 가능한 교류 구동 LED 드라이버 IC를 설계하여, 그 성능들에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 교류 220V에서 직접 구동하기 위한 드라이버 IC를 제작하기 위하여 500V 이상의 항복전압을 만족하는 반도체 제조공정이 필요하다. 고내압 반도체 제조공정은 일반적인 저내압 반도체 공정보다 매우 높은 제조비용을 요구한다. 따라서 낮은 내압의 소자를 구현하는 반도체 공정기술로도 제작할 수 있도록 LED 드라이버 IC를 직렬로 설계하였다. 이는 입력전압이 고전압이라도 각 LED 블록마다 전압이 나누어 인가되는 것을 가능하게 한다. LED 조명회로는 220V에서 96%의 역률을 나타내고 있다. pnp 트랜지스터를 이용한 역률 개선 회로에서는 99.7%의 아주 높은 역률을 얻을 수 있으며, 입력전압의 변동과 관계없이 매우 안정된 동작을 보여주었다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제52권2호
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• pp.74-79
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• 2003

The method of the analysis of the base Gummel number of the BJT(Bipolar Junction Transistor) for integrated circuits based upon the semiconductor physics is proposed and the method of calculating the doping profile of the base region using process conditions is presented. The transistor saturation current obtained from the proposed method of NPN BJT using 20V and 30V process shows an averaged relative error of 6.7% compared with the measured data and the transistor saturation current of PNP BJT shows an averaged relative error of 9.2% compared with the measured data

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1943-1950
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• 2009

The development of high voltage Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) have given new device advantage in the areas where they compete with conventional GTO (Gate Turnoff Thyristor) technology. The IGBT combines the advantages of a power MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) and a bipolar power transistor. The change of electrical characteristics for IGBT is mainly coming from the change of characteristics of MOSFET at the input gate and the PNP transistors at the output. The gate oxide structure gives the main influence on the changes in the electrical characteristics affected by environments such as radiation and temperature, etc.. The change of threshold voltage, which is one of the important design parameters, is brought by charge trapping at the gate oxide. In this paper, the electrical characteristics are simulated by SPICE simulation, and the parameters are found to design optimized circuits.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.504-508
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• 2010

고전압 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)의 개발로 기존의 GTO(Gate Turnoff Thyristor)가 적용되는 분야에서 더 효율적인 새로운 소자로 인정받고 있다. IGBT는 금속 산화막 반도체 트랜지스터(MOSFET)와 바이폴라 전력 트랜지스터의 장점을 결합한 소자이다. IGBT의 전기적 특성의 변화는 주로 입력단자에 MOSFET와 출력단자에 PNP 트랜지스터의 특성에 달려있다. IGBT의 가장 중요한 설계변수중의 하나인 문턱전압의 변화는 방사선이 존재하는 환경에 게이트 산화막(oxide)에서 전하포획(charge trapping)에 의해 발생되고 에너지 손실을 야기시킨다. 또한, 에너지 손실은 초퍼회로의 인덕턴스 값이 변화될 때 발생됨을 연구한다. 본 논문에서 IGBT의 전기적 특성을 SPICE로 시뮬레이션하고, IGBT 기반 인덕턴스와 문턱전압의 변화에 따른 전기적 특성을 분석하고자 한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권2호
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• pp.40-50
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• 2010

본 논문은 미세 CMOS 공정의 PMOS 트랜지스터에 높은 전류가 인가될 때 발생하는 기생 PNP 바이폴라 트랜지스터의 스냅백과 breakdown 동작에 초점을 맞춘다. $0.13\;{\mu}m$ CMOS 공정을 이용해 제작한 다양한 I/O 구조를 분석함으로써 PMOSFET의 ESD 손상 현상의 원인을 규명하였다. 즉, 인접한 다이오드로부터 PMOSFET의 바디로 전하가 주입됨으로써 PMOSFET의 기생 PNP 트랜지스터가 부분적으로 turn-on되는 현상이 발생하여 ESD에 대한 저항성을 저하시킨다. 2차원 소자 시뮬레이션을 통해 레이아웃의 기하학적 변수의 영향을 분석하였다. 이를 기반으로 새로운 PMOSFET ESD 손상을 방지하는 설계 방법을 제안한다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제6권3호
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• pp.261-268
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• 1993

LIGBT의 전압-전류 특성을 디자인 파라미터와 공정 파라미터를 포함한 SPICE Simulation으로 확인하였다. 중요한 파라미터는 p-body와 n$^{-}$층 그리고 p$^{+}$ 애노드로 구성된 pnp bipolar transistor의 수평전류이득이었다. 이 전류 이득은 Ebers-Moll등식으로 얻었다. LIGBT의 On 저항은 채절 저항(R$_{E}$ )과 인가된 게이트 전압에 종속되는 유효 벌크 저항(R2)으로 구성되며 On 저항의 해석과 모델링은 디바이스의 디자인 조건을 최적화하기 위해서 기하학적 구조와 도핑 프로파일에 따른 물리적 특성으로부터 전개하여 특성해석을 위한 모델링을 실시하여 제시하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제17권3호
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• pp.401-410
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• 2017

In this work, we show that the excessive lattice heating problem due to parasitic pnp transistor action in the diode electrostatic discharge (ESD) protection device in the diode input protection circuit, which is favorably used in CMOS RF ICs, can be solved by adopting a symmetrical cathode structure. To explain how the recipe works, we construct an equivalent circuit for input human-body model (HBM) test environment of a CMOS chip equipped with the diode protection circuit, and execute mixed-mode transient simulations utilizing a 2-dimensional device simulator. We attempt an in-depth comparison study by varying device structures to suggest valuable design guidelines in designing the protection diodes connected to the $V_{DD}$ and $V_{SS}$ buses. Even though this work is based on mixed-mode simulations utilizing device and circuit simulators, the analysis given in this work clearly explain the mechanism involved, which cannot be done by measurements.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.165-168
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• 2008

The experimental results of exposing IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) samples to gamma radiation source show shifting of threshold voltages in the MOSFET and degradation of carrier mobility and current gains. At low total dose rate, the shift of threshold voltage is the major contribution of current increases, but for more than some total dose, the current is increased because of the current gain degradation occurred in the vertical PNP at the output of the IGBTs. In the paper, the collector current characteristics as a function of gate emitter voltage (VGE) curves are tested and analyzed with the model considering the radiation damage on the devices for gate bias and different dose. In addition, the model parameters between simulations and experiments are found and studied.

• 전자공학회지
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• 제24권6호
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• pp.38-49
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• 1997

0.4mm Resign Rule의 Super Low Power Dissipation, Low Voltage. Operation-5- Full CMOS SRAM Cell을 개발하였다. Retrograde Well과 PSL(Poly Spacer LOCOS) Isolation 공정을 사용하여 1.76mm의 n+/p+ Isolation을 구현하였으며 Ti/TiN Local Interconnection을 사용하여 Polycide수준의 Rs와 작은 Contact저항을 확보하였다. p-well내의 Boron이 Field oxide에 침적되어 n+/n-well Isolation이 취약해짐을 Simulation을 통해 확인할 수 있었으며, 기생 Lateral NPN Bipolar Transistor의 Latch Up 특성이 취약해 지는 n+/n-wellslze는 0.57mm이고, 기생 Vertical PNP Bipolar Transistor는 p+/p-well size 0.52mm까지 안정적인 Current Gain을 유지함을 알 수 있었다. Ti/TiN Local Interconnection의 Rs를 Polycide 수준으로 낮추는 것은 TiN deco시 Power를 증가시키고 Pressure를 감소시킴으로써 실현할 수 있었다. Static Noise Margin분석을 통해 Vcc 0.6V에서도 Cell의 동작 Margin이 있음을 확인할 수 있었으며, Load Device의 큰 전류로 Soft Error를 개선할수 있었다. 본 공정으로 제조한 1M Full CMOS SRAM에서 Low Vcc margin 1.0V, Stand-by current 1mA이하(Vcc=3.7V, 85℃기준) 를 얻을 수 있었다.