최근 차세대 평판 디스플레이의 응용에 많은 주목을 받고 있는 AMOLED의 경우 전류구동 방식이기 때문에 a-Si TFT 보다는 LTPS-TFT가 요구되며, 대면적 기판에서의 결정립 크기의 균일도가 매우 중요한 인자이다. 비정질 실리콘 박막 상부 혹은 하부에 도전층을 개재하고, 상기도전층에 전계를 인가하여 그것의 주울 가열에 의해 발생한 고열에 의해 비정질 실리콘 박막을 급속 고온 고상 결정화하는 방법에 관한 기술인 JIC (Joule-heating Induced Crystallization) 결정화 공정은 기판 전체를 한번에 결정화 하는 방법이다. JIC 결정화 공정에 의하여 제조된 JIC poly-Si은 결정립 크기의 균일성이 우수하며 상온에서 수 micro-second내에 결정화를 수행하는 것이 가능하고 공정적인 측면에서도 별도의 열처리 Chamber가 필요하지 않는 장점을 가지고 있다. 그러나 고온 고속 열처리 방법인 JIC 결정화 공정을 수행 하면 Arc에 의하여 시편이 파괴되는 현상이 발견되었다. 본 연구에서는 Arc현상의 원인을 파악하기 위해 전압 인가 조건 및 시편 구조 조건을 변수로 결정화실험을 진행하였다. ARC가 발생하는 Si층과 Electrode 계면을 식각 분리하여 Electrode와 Si층 사이의 계면이 형성되지 않는 조건에서 전계를 인가하는 실험을 통하여 JIC 결정화 공정 중 고온에 도달하게 되면, a-Si층이 변형되어 형성된 poly-Si층이 전도성을 띄게 되고 인가된 전압이 도전층과 Poly-Si 사이에 위치한 $SiO_2$의 절연파괴(Dielectric breakdown)전압보다 높을 경우 전압 인가 방향에 수직으로 $SiO_2$가 절연 파괴되며 면저항 형태의 전도층의 단락이 진행되며 전도층이 완전히 단락되는 순간 Arc가 발생한다는 것을 관찰 할 수 있었다. 본 실험의 연구 결과를 바탕으로 Arc 발생을 방지하는 다양한 구조의 Equi-Potential 방법이 개발되었다.
After various measuring methods and system were investigated, Rogowski colis for the measurement of parameters in current zero region were designed and manufactured. Using the Rogowski coils and a 38kV 40kA VCB (vacuum circuit breaker), at last the post-arc current has been successfully measured firstly. It was found that the Rogowski coils used in this study have good characteristics and propriety to measure the parameters of current zero. We realized that the data processing for evaluating the post-arc current from the experimental results needs much more careful attention than that for building the measuring technique and system. The magnitude of post-arc current and the falling time of it to zero are proportioned to the rate of current di/dt. The magnitude of post-arc currents were around $1{\sim}3A$ to the interruption current of $20{\sim}30kA$ in the model VCB.
DLC(Diamond like Carbon)는 Diamond와 유사한 물리화학적 특성을 보유한 막으로 고경도 및 우수한 내마모성, 화학적 안정성의 특성을 가지고 있다. DLC는 크게 카본의 막 형성 공정에서 카본 소스에 따라 수소가 포함된 DLC와 무수소DLC로 구분된다. Tetrahedral amorphous carbon (ta-C) 박막은 DLC 박막 중에서 가장 다이아몬드와 유사한 특성을 가지는 박막으로, a:C-H에 비해 높은 열적안정성, 경도(50~60 GPa) 및 내마모 특성이 우수하여, 현재 다양한 응용분야에 적용하고 있다. 본 연구에서는 무수소 DLC 형성을 위해 자장필터가 장착된 Filtered Vacuum Arc Source(FVAS)를 자체적으로 개발하여 연구를 진행하였다. FVAS 장비는 카본 이온 발생부와 Plasma Duct 부위, 전자석부위 구성되어 있으며, 본 연구에서는 Plasma Duct 부위의 Bias 제어를 통해 음극에서 기판으로 이동하는 카본이온의 에너지와 flux 변화를 통한 박막 증착 거동 및 물성 연구를 진행하였다. Plasma Duct Bias 변화는 각 0, 5, 10, 15, 20 V 조건으로 진행하였으며, 물성 평가는 경도(Hardness), 마찰계수, 응력(Stress), 전기전도 특성에 대한 분석을 진행하였다. 박막의 증착 거동에서는 Plasma Duct bias 변화에 따라10 V에서 가장 높은 증착 거동을 가지다 감소하는 경향을 확인 하였으며, 박막의 물성 특성 평가 시에도 이와 유사하게 특성의 차이를 관찰하였다. 이는 음극부위에서 형성된 카본이온이 기판에 도달 시에 Plasma Duct Bias 변화에 따라 이온의 Flux 및 에너지 변화로 인해 박막의 밀도 및 ta-C 막의 물성 변화로 예상되며, 이를 분석하기 위해 라만분석 및 기판 도달 에너지 분석을 진행하였다
The properties of tetrahedral amorphous Carbon (ta-C) film can be determined by multiple parameters and comprehensive effects of those parameters during a deposition process with filtered cathodic vacuum arc (FCVA). In this study, Taguchi method was adopted to design the optimized FCVA deposition process of ta-C for improving deposition efficiency and mechanical properties of the deposited ta-C thin film. The influence and contribution of variables, such as arc current, substrate bias voltage, frequency, and duty cycle, on the properties of ta-C were investigated in terms of deposition efficiency and mechanical properties. It was revealed that the deposition rate was linearly increased following the increasing arc current (around 10 nm/min @ 60 A and 17 nm/min @ 100A). The hardness and ID/IG showed a correlation with substrate bias voltage (over 30 GPa @ 50 V and under 30 GPa @ 250 V). The scratch tests were conducted to specify the effect of each parameter on the resistance to plastic deformation of films. The analysis on variances showed that the arc current and substrate bias voltage were the most effective controlling parameters influencing properties of ta-C films. The optimized parameters were extracted for the target applications in various industrial fields.
This paper proposes new arc algorithm to detect series quasi-arc. This algorithm analyzes odd and even harmonics until 9th using discrete fourier transform (DFT) and detect series arc comparing RMS values of load current. Resistors, lights, dimmer and vacuum cleaner which can be distinguished linearity load and quasi arc load are adopted to perform experiments. This algorithm is confirmed to emulate arc detecting with measuring current data.
The increasing application of Vacuum Circuit-Breakers (VCB) on utility and industrial systems has prompted and detailed investigation of vacuum switching surge mechanisms and protections. This paper arranges arc-extinguishing principles of magnetic field in vacuum in order to disperse rapidly arc generated from vacuum contacts on switching VCR and plans establishment of protection means to protect high-voltage motor against surge voltage magnitude and transient voltage rate of rise
Axial magnetic field($B_z$) generated by special electrode construction in vacuum interrupters(Vl) is used to extinguish electric plasma arcs because that restrains this form expending. So VI applied axial magnetic field has more interruption capacity as compared with other VI. Also, the profile of toroidal field($B_{\theta}$) generated by $B_z$, is important to VI design. In this study, it was represented that the behavior of vacuum arc. In addition, The relationship between $B_z$ and $B_{\theta}$ was represented by using Dynamo theory. I hope that this study will be a good data in design of vacuum interrupters.
The post-arc current in VCB(Vacuum Circuit Breaker) was calculated from the transient recovery voltage. A differential equation for the post-arc current was derived from the equivalent circuit of the test circuit. And it's results were showed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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