[논문]차세대 파워디바이스 GaN E-HEMT 스위치의 특성

김영길

차세대 파워디바이스 GaN E-HEMT 스위치의 특성 원문보기

김영길 ((주)헥셈)

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 고에서는 이중에서 GaN E-HEMT 디바이스를 중심으로 대략적인 기술적 현황 및 디바이스 특성을 소개하고자 한다.

성능/효과

3) GaN on Si : 기저기판과의 특성면에 있어서는 GaN on GaN 및 GaN on SiC 보다 디바이스 구현상의 어려움을 가지고 있었던 것은 틀림이 없다. 안정적인 수율 및 높은 내전압 구현이 어려운 것으로 알려져 있었고, 이 때문에 시장진입이 늦어진 것으로 알려져 있다.
그래프에서 보는 바와 같이 낮은 부하에서부터 높은 부하에 이르기까지 전체 영역에서 GaN E-HEMT가 CoolMOS 보다 높은 효율을 보이는 것을 확인 할 수 있으며 거의 모든 구간에서 90~95%정도의 높은 효율을 나타내는 것을 볼 수 있으며 CoolMOS보다 GaN E-HEMT를 통해서 30%정도의 효율이 증가된 것이다.
그림에서 보는 바와 같이 GaN Cascode 뿐만 아니라 GaN E-HEMT(GaN Systems)는 확실히 600V 실리콘 디바이스 보다는 훨씬 우수한 특성을 제공하는 것을 확인 할 수 있다. 그리고 100V 제품의 경우도 실리콘 디바이스 보다 우수한 특성을 갖는 것을 확인 할 수 있다.
위의 그림은 600V급, 100V급의 Si, E-Mode GaN, GaN Cascode 및 SiC 디바이스의 그 QG 및 RDSON값을 도식화한 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 GaN Cascode 뿐만 아니라 GaN E-HEMT(GaN Systems)는 확실히 600V 실리콘 디바이스 보다는 훨씬 우수한 특성을 제공하는 것을 확인 할 수 있다. 그리고 100V 제품의 경우도 실리콘 디바이스 보다 우수한 특성을 갖는 것을 확인 할 수 있다.
유사한 전압, 전류 및 도통 저항의 사양으로 비교했을 때 작은 Chip의 크기로 인해 Input Capacitance가 10배 이상 차이가 나는 것을 볼 수 있다. 더불어 QG 값과 RDSON의 곱으로 표현되는 FOM(Figure Of Merit) Factor에 대해서도 10배에서 30배 가량 차이가 나는 것을 볼 수 있고, Reverse Recovery 특성에 대해서는 GaN의 경우 아주 작거나 아예 없는 Zero인 경우를 확인 할 수 있다.
다음 그림에서 보는 바와 같이 Current Density 부분에 있어서는 SiC 보다 그 특성 면에서 매우 우수한 것을 볼 수 있다. 더불어 Ton/Toff 부분도 SiC 보다 빠른 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

후속연구

반면에 GaN 및 SiC는 더 높은 Output Power Density를 구현할 수 있을 것으로 예측하고 있다. 따라서 향후 더 높은 전류용량과 빠른 스위칭 특성을 제공하는 제품들이 계속 많아질 것을 기대해도 좋을 것이다.
뿐만 아니라 이는 PCB 설계에도 많은 영향을 주게 되므로 디바이스의 특성, 사용하는 주파수영역, 상승/ 하강 시간, Dead-time, 전류 등을 고려한 새로운 PCB 설계는 필수적 사항이며, 회로 최적화를 위한 Layout설계는 많은 경험과 노하우를 필요로 한다. 이 부분에 대해서는 GaN 디바이스 공급업체가 많은 기술자료 및 관련 서비스를 제공하고 있으므로 이를 적극 활용하면 좋을 것이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

GaN 디바이스가 가진 독특한 특징 중 하나는 무엇인가?

현재 일반적인 실리콘 전력용 디바이스와 GaN 디바이스와의 다른 독특한 특징 중에 하나는 Lateral Device라는 것이다. 이것은 스위치 내부에 기생 역방향 다이오드를 갖지 않으며 그렇다고 외부에 별도로 역방향 다이오드를 연결할 필요도 없다.

SiC가 가지고 있는 장점은 무엇인가?

앞서 언급한 바와 같이 전기적, 열적 특성 등의 대부분의 특성 비교에 있어서는 GaN가 더 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 특성과는 별도로 수율의 안정성, 고내압 구현의 용이성, 높은 신뢰성 및 내구성은 SiC가 가지고 있는 상대적 장점이다.

전력변환에 있어서의 이상적 스위치의 특성을 구현하는 데 있어 도전해야 할 영역에는 무엇이 있는가?

그 대표적인 예가 스위칭 주파수와 디바이스의 손실 부분일 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

차세대 파워디바이스 GaN E-HEMT 스위치의 특성 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

차세대 파워디바이스 GaN E-HEMT 스위치의 특성 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper