• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.5541-5549
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• 2015

본 논문은 반도체 웨이퍼 공정 배기가스 수분제어장치에 적용하기 위하여 인덕션 히터를 사용해서 안전하고 효율적인 전력을 사용하는 히터에 대한 설계방법을 제안한다. 수분을 제거하기 위해서 질소 가스의 흡열 반응을 발생하는 필라멘트 히터를 이용하여 배기가스 제거 시스템이 만들어진다. 이론적인 최적화와 전기적인 구현을 통해서 인덕션 이론은 반도체 웨이퍼 공정 배기가스 시스템을 위한 인덕션 히터 설계과정에 적용되어진다. 제안한 인덕션 히터 설계는 에너지 측면에서 비효율적이고 신뢰성이 떨어지며 안전하지 못한 현재의 설계문제에 대한 해결책을 제시한다. 인덕션 히터의 강인성과 미세조정 설계기법이 질소 히터의 사양내에서 에너지 소모를 최적화한다. 최적화는 배기 파이프의 공진주파수에 의해서 특성화된 ZVS(Zero Voltage Switching)를 기초로 이루어진다. 시스템에서 끼어진 고장 안전(fail-safe) 에너지 리미터는 MOSFET의 궤환 제어를 통하여 전압 레귤레이터를 사용하고 N2 히터 유닛의 사양이내에서 작동하기 위한 성능을 만족하도록 한다. 수치 해석과 설계의 우수성을 위한 기존의 필라멘트 히터와 미세조정한 인덕션 히터 설계의 사양과 성능비교는 제안한 인덕션 히터 설계방법이 우수함을 보여준다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.16-23
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• 2006

본 논문에서는 고역률을 가지고 영전압 스위칭으로 동작되는 새로운 단일 전력단 고주파 공진 인버터 링크형 DC-DC 컨버터 회로에 관하여 기술하고 있다. 제안된 토폴로지는 역률 교정기로써 하프 브리지형 부스트 컨버터와 하프 브리지 고주파 공진 컨버터를 단일 전력단으로 일체화 시켰다. 역률 보상용 부스트 컨버터의 부스트 인덕터 전류를 가변 스위칭 주파수와 일정 듀티비를 가지고 불연속 전류 모드(DCM)로 동작시킴으로써 부가적인 입력 전류제어기 없이 높은 입력 역률을 얻을 수 있다. 또 제안한 토폴로지의 이론해석을 무차원화 파라미터를 도입하여 범용성 있게 하여 회로 설계 전단계에서 필요한 특성값을 도식적으로 표현하다. 첨가해, 제안한 토폴로지의 상용화 가능성과 이론해석의 정당성을 입증하기 위해 스위칭 소자로 Power-MOSFET IRF 740을 제안회로 토폴로지의 스위칭 소자로 채용해 실험 장치를 구성하여 검토를 행하였다. 제안된 컨버터는 향후 통신용 DC/DC 컨버터의 전원장치, 방전등용 진원장치 등의 전원시스템에 유용히 사용될 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.108-108
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• 2011

최근 에너지 위기와 환경 규제 강화 및 친환경, 녹색성장 등의 이슈가 대두되면서 에너지 절감과 환경보호 분야에 그린 전력반도체 수요가 날로 증가되고 있다. 이러한 그린 전력반도체는 휴대용컴퓨터, 이동통신기기, 휴대폰, 조명, 자동차, 전동자전거, LED조명 등 다양한 종류의 전력소자들이 사용되고 있으며, 전력소자의 수요증가는 IT, NT, BT 등의 융복합기술의 발달로 새로운 분야에 전력소자의 수요로 창출되고 있다. 특히 환경오염을 줄이기 위한 고전압 대전류 전력소자의 에너지 효율을 높이는 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 종래의 전력소자는 평면형의 LDMOS나 VDMOS 기술을 이용한 소전류 주로 제작되어 수십 암페어의 필요한 대전류용으로 사용이 불가능하다. 반면 수직형 전력소자인 트렌치를 이용한 power 소자는 집적도를 증가 시킬 수 있을 뿐만 아니라 대전류 고전압 소자 제작에 유리하다. 특히 평면형 소자에 비해 약 30%이상 칩 면적을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 평면형에 비해 on-저항을 낮출 수 있기 때문에 수요가 날로 증가하고 있다. 트렌치 게이트 power MOS의 중요한 게이트 산화막 형성 기술은 트렌치 내부에 균일한 두께의 산화막 형성과 높은 신뢰성을 갖는 게이트 산화막 형성이 매우 중요하다. 본 연구에서는 전력소자를 제조하기 위해 트렌치 기술을 이용하여 수직형 전력소자를 제작하였다. 트렌치형 전력소자는 게이트 산화막을 균일하게 형성하는 것이 매우 중요한 기술이다. 종래의 수평형 소자 제조시 게이트 산화막 형성 후 산화막 두께가 매우 균일하게 성장되지만, 수직형 트렌치 게이트 산화막은 트렌치 내부벽의 결정구조가 다르기 때문에 $1000^{\circ}C$에서 열산화막 성장시 결정구조와 결정면에 따라 약 35% 이상 열산화막 두께가 차이가 난다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 트렌치를 형성한 후 트렌치 내부의 결정구조를 변화 및 산화막의 종류와 산화막 형성 방법을 다르게 하여 균일한 게이트 산화막을 성장시켜 산화막의 두께 균일도를 향상시켰다. 그 결과 고밀도의 트렌치 게이트 셀을 제작하여 제작된 트렌치 내부에 동일한 두께의 게이트 산화막을 여러 종류로 산화막을 성장시킨 후 성장된 트렌치 내벽의 산화막의 두께 균일도와 게이트 산화막의 항복전압을 측정한 결과 약 25% 이상 높은 신뢰성을 갖는 게이트 산화막을 형성 할 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.458-461
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• 2015

본 논문에서는 저전압, 저전력 회로에 적합한 2가지 유형의 기준전압 발생회로와 1가지 유형의 기준전류 발생회로를 제안하고, $0.35{\mu}m\;CMOS$ 공정을 이용하여 설계하였다. 저전압, 저전력 특성을 얻기 위해 약반전(weak inversion) 영역에서 동작하는 MOS 트랜지스터를 사용하고, bulk-driven 기법을 이용하였다. 첫 번째 기준전압 발생회로는 1.2V의 공급전압에서 1.43uA의 전류를 소비하며, 585mV의 기준전압과 $6ppm/^{\circ}C$의 온도특성을 갖는다. 두 번째 기준전압 발생회로는 0.3V의 공급전압에서 48pW의 전력을 소비하며, 172mV의 기준전압과 $26ppm/^{\circ}C$의 온도특성을 갖는다. 기준전류 발생회로는 0.75V의 공급전압에서 246nA의 전류를 소비하며, 32.6nA의 기준전류와 $262ppm/^{\circ}C$의 온도특성을 갖는다. 모의실험을 통해 설계된 기준회로들의 성능을 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권9호
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• pp.8-13
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• 2008

균일하게 도핑된 반도체에서, 분포된 확산 잡음원에 의해서 발생하는 단자잡음전류의 전력주파수밀도를 계산하였다. 고정된 전압에서 반도체의 길이가 작아짐에 따라, 또는 주어진 반도체에서 전류레벨이 증가함에 따라, AC 단락잡음전류는 열잡음 뿐만 아니라 과잉잡음을 보인다. 이 과잉잡음은 채널길이가 외인성 Debye 길이에 비해 매우 작은 경우에는 산탄잡음의 스펙트럼과 같은 모습을 보인다. 유한한 주파수에서 속도요동 잡음원에 의한 외인성 반도체에서 발생하는 과잉잡음을 최초로 유도하였다. 유도된 과잉잡음 공식은 반도체 채널의 통과 시간, 유전 이완 시간, 속도 이완 사이의 상호 작용에 따라 단자잡음 전류와 캐리어 농도 요동이 결정됨을 명시적으로 보여준다. 또한 유도된 해석적 식을 사용하여 여러 가지 반도체 샘플 길이와 바이어스, 주파수에 따른 잡음 스펙트럼의 변화도를 계산하였다. 유도된 공식은 quasi-ballistic 수송현상이 중요한 역할을 하는 나노스케일 MOSFET의 잡음 발생 기제를 이해할 수 있는 기반이 된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권2호
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• pp.1-8
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• 2009

본 논문에서는 일반적인 Folding 구조를 이용한 R-String Folding Block과 Second Folding Block을 제안하여 최대 500Msample/s로 동작하는 ADC를 설계하였다. 제안된 Folding ADC의 R-String Folding Block에서는 상위 4bit를 병렬로 처리하여 디지털 출력을 얻어내며, Second Folding Block에서는 하위 4bit를 새로운 pipeline 방식을 통해 디지털 출력을 얻어낸다. HSPICE 시뮬레이션 과정을 통해 ADC 동작을 확인하였으며 최대 샘플링 주파수인 500Msample/s로 동작할 경우의 평균 전력소모는 1.34mW로 매우 작음을 확인하였다. 램프입력을 인가하면서 디지털 출력이 변할 때의 입력전압을 측정하여 DNL과 INL을 구한 결과 DNL은 $-0.56LSB{\sim}0.49LSB$, INL은 $-0.94LSB{\sim}0.72LSB$의 특성을 나타내었다. 사용된 MOSFET 파라미터는 MOSIS에서 제공하는 $0.35{\mu}m$ 공정 파라미터이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제46권4호
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• pp.72-78
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• 2009

본 논문에서는 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정의 이득(Kvco) 제어 지연 단을 이용한 위상동기루프에 사용되는 저 위상잡음 CMOS 링 전압제어발진기를 설계 및 제작한다. 제안하는 지연 단은 출력 단자를 잇는 MOSFET을 이용한 능동저항으로 전압제어발진기의 이득을 감소시킴으로써 위상잡음을 개선한다. 그리고 캐스코드 전류원, 정귀환 래치와 대칭부하 등을 이용한다. 제안한 전압제어 발진기의 위상잡음 측정결과는 1.9GHz가 동작 할 때, 1MHz 오프셋에서 -119dBc/Hz이다. 또한 전압제어발진기의 이득과 전력소모는 각각 440MHz/V와 9mW이다.

• 산업기술연구
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• 제40권1호
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• pp.13-18
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• 2020

Lithium-ion batteries have a small volume, light weight and high energy density, maximizing the utilization of mobile devices. It is widely used for various purposes such as electric bicycles and scooters (e-Mobility), mass energy storage (ESS), and electric and hybrid vehicles. To date, lithium-ion batteries have grown to focus on increasing energy density and reducing production costs in line with the required capacity. However, the research and development level of lithium-ion batteries seems to have reached the limit in terms of energy density. In addition, the charging time is an important factor for using lithium-ion batteries. Therefore, it was urgent to develop a high-speed charger to shorten the charging time. In this thesis, a discharger was fabricated to evaluate the capacity and characteristics of Li-ion battery pack which can be used for e-mobility. To achieve this, a smart discharger is designed with a combination of active load, current sensor, and temperature sensor. To carry out this thesis, an active load switching using sensor control circuit, signal processing circuit, and FET was designed and manufactured as hardware with the characteristics of active discharger. And as software for controlling the hardware of the active discharger, a Raspberry Pi control device and a touch screen program were designed. The developed discharger is designed to change the 600W capacity battery in the form of active load.

• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.7-13
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• 1995

MOSFET의 전장효과와 압전물질의 압전효과를 결합한 새로운 FET형 반도체압력소자(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제조하고 동작 특성을 조사하였다. PSFET의 압전박막은 RF 마그네트론 스퍼터링으로 ZnO박막을 약 $5000{\AA}$ 게이트 위에 성막하였다. ZnO 압전박막의 최적 c-축 배향분극 구조를 얻기 위한 막 제조조건은 기판온도가 $300^{\circ}C$, RF 전력이 140W, 작업 분위기압은 5mtorr였으며, 플라즈마가스는 아르곤이었다. 제조된 PSFET는 적용된 압력범위($1{\times}10^{5}\;Pa{\sim}4{\times}10^{5}\;Pa$)에서 비록 감도는 낮으나 비교적 안정한 동작특성을 나타내었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권6호
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• pp.8-15
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• 2003

본 논문에서는 차동 링 발진기의 위상 잡음 특성을 향상시키기 위해 선형성을 개선한 차동 지연 셀을 소개한다. 기존의 가변 부하 저항을 사용한 차동 링 발진기는 넓은 주파수 튜닝 영역을 갖는 대신 가변 부하저항으로 사용한 MOSFET 소자의 비선형성으로 인해 위상 잡음 특성이 좋지 않았다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 가변 부하 저항의 선형성을 개선한 새로운 차동 지연 셀을 제안하였다. 제안한 지연 셀의 가변 부하 저항은 기존의 가변 부하 저항 보다 30%이상 선형성을 개선하였음을 확인하였다. 위상 잡음 특성을 비교하기 위해, Ali Hajimiri가 제안한 링 발진기의 위상 잡음 모델을 사용하였다. 제안한 지연 셀로 차동 링 발진기를 구성하여 위상 잡음 특성을 구한 결과, 같은 발진 주파수와 같은 전력소모에서 기존의 링 발진기보다 2∼3㏈c/㎐ 이상의 위상 잡음 특성이 향상된 결과를 얻게 되었다.