DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. MOSFET는 스위치 기능을 수행하는데 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID 실험에서 방사선의 영향으로 문턱전압과 항복전압의 변화와 SEGR 실험에 적용된 5종류의 중이온 입자는 MOSFET의 게이트(gate)에 영향을 주어 게이트가 파괴된다. MOSFET의 TID 실험은 40 Krad 까지 수행하였으며, SEGR 실험은 제어보드를 구현한 후 LET(MeV/mg/$cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 연구하는데 있다.
An analytic model for the optimum design of the power MOSFET considering the degradation of the breakdown voltage by the three dimensional effect is proposed. The proposed method gives the optimum design parameters such as the lateral radius of window curvature and the doping concentration of the epi-layer, which does not minimize the on-resistance but also maintains the required breakdown voltage. The analytical results are verified by the quasi 3D simulation tools, MEDICI, and it is found that the proposed method may be a good guideline for the design of power MOSFET.
본 논문에서는 기존의 Si MOSFET을 사용한 전력시스템과 비교하여 WBG(Wide Band Gap)특성을 갖는 GaN(Gallium Nitride) FET을 사용한 전력시스템을 비교 분석한다. 대표성을 갖는 평가가 가능하도록 가장 일반적인 FB 구조를 대상으로 Si MOSFET과 GaN FET을 각각 적용하고, 다양한 기준 조건에서 효율과 전력 밀도 등 성능을 비교한다. 전체 과정은 수학적 계산 및 시뮬레이션으로 검증한다.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 란 MOS(Metal Oxide Silicon) 와 Bipolar 기술의 결정체로 낮은 순방향 손실(Low Saturation)과 빠른 Speed를 특징으로 기존의 Thyristor, BJT, MOSFET 등으로 실현 불가능한 분양의 응용처를 대상으로 적용이 확대 되고 있고, 300V 이상의 High Power Application 영역에서 널리 사용되고 있는 고효율, 고속의 전력 시스템에 있어서 필수적으로 이용되는 Power Device이다. IGBT는 출력 특성 면에서 Bipolar Transistor 이상의 전류 능력을 가지고 있고 입력 특성 면에서 MOSFET과 같이 Gate 구동 특성을 갖기 때문에 High Switching, High Power에 적용이 가능한 소자이다. 반면에, Conventional IGBT는 MOSFET과 달리 IGBT 내부에 Anti-Parallel Diode가 없기 때문에 Inductive Load Application 적용시에는 별도의 Free Wheeling Diode가 필요하다. 그래서, 본 논문에서 별도의 Anti-Parallel Diode의 추가 없이도 Inductive Load Application에 적용 가능한 RC IGBT를 적용하여 600V/15A급 Three Phase Inverter Module을 제안 하고자 한다.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.713-718
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1998
Due to high power ratings and low conduction loss, the IGBT has become more attractive in high power applications. However, its slower characteristics than those of MOSFET cause severe switching losses and switching frequency limitation. This paper proposes the IGBT's soft switching concept with the help of MOSFET, where each of the IGBT and MOSFET plays its role during on-periods and switching instants. Also, the switching losses are analyzed by using the linearized modeling and the modeling and the operations of a converter are investigated to confirm the soft switching of IGBT's.
A monolithic current limiting power MOSFET, which may be easily fabricated by the conventional DMOS process, is proposed. The proposed current limiting MOSFET consists of main power cells, sensing cells, and NPN lateral bipolar transistor so that users can adjust the current limiting levels with only one external resistor. The behaviors of the proposed device are numerically simulated and analyzed by 2-D device simulator MEDICI and mixed-mode simulator CA-AAM(Circuit Analysis Advanced Application Module).
지난 10여 년 동안 MOSFET는 전력감소, 도핑농도 증가, 캐리어 속도 증가를 위해서 많은 변화를 가져왔다. 이러한 변화를 받아들이기 위해서, 채널의 길이와 공급되어지는 전압이 감소해야만했으며, 그것으로 인해 소자가 더욱 작아지게 되었다. 그러므로 본 논문은 이러한 변화를 위해 채널의 길이와 전압에 의한 MOSFET 구조에서의 변화를 관찰하고, 드레인과 게이트 사이에서의 임팩트 이온화의 변화를 관찰하였다. 본 논문은 세 가지의 모델 즉, conventional MOSFET와 LDD(lightly doped drain) MOSFET, EPI MOSFET을 제시하였다. 게이트 길이는 0.15um, 0.075um을 사용하였고, 스케일링계수는 λ = 2를 사용하였다 스케일링방법은 Constant-Voltage 스케일링으로 하였고, TCAD를 사용하여, 스케일링에 의한 MOSFET의 특성과 임팩트 이온화, 전계를 비교 분석하였으며, 최적의 채널과 도필 농도에 대하여 분석하였다.
The MOSFET synchronous rectification in the Active-Clamp Forward converter is presented. The Active-Clamp Forward converter has little dead time during the off time of the main switch and it is suitable for the MOSFET synchronous rectification comparing to the other Forward converter topologics. Using the MOSFET synchronous rectification on the Active-Clamp Forward converter with 3.3[V] output and 500[kHz] switching frequency, the improvement of efficiency is achieved comparing with the conventional Schottky barrier diode rectification.
This paper explores 28 nm MOSFET design for LSTP(Low Standby Power) applications using TCAD(Technology Computer Aided Design) simulation. Simulated results show that the leakage current of the MOSFET is increasingly dominated by GIDL(Gate Induced Drain Leakage) instead of a subthreshold leakage as the Source/Drain extension doping increases. The GIDL current can be reduced by grading lateral abruptness of the drain at the expense of a higher Source/Drain series resistance. For 28 nm MOSFET suggested in ITRS, we have shown Source/Drain design becomes even more critical to meet both leakage current and performance requirement.
The drain current of the MOSFET in the off state(i.e., Id when Vgs=0V) is undesired but nevertheless important leakage current device parameter in many digital CMOS IC applications (including DRAMs, SRAMs, dynamic logic circuits, and portable systems). The standby power consumed by devices in the off state have added to the total power consumed by the IC, increasing heat dissipation problems in the chip. In this paper, hot-carrier-induced degra- dation and gate-induced-drain-leakage curr- ent under worse case in P-MOSFET\`s have been studied. First of all, the degradation of gate-induced- drain-leakage current due to electron/hole trapping and surface electric field in off state MOSFET\`s which has appeared as an additional constraint in scaling down p-MOSFET\`s. The GIDL current in p-MOSFET\`s was decreased by hot-electron stressing, because the trapped charge were decreased surface-electric-field. But the GIDL current in n-MOS77T\`s under worse case was increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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