초록 ▼

전력 반도체에 대한 전자빔 조사는 실리콘 격자 손상을 형성하여 소수 수송자의 수명 시간을 감소시킴으로써 전력 반도체가 고속 스위칭을 가능하도록 한다. 전력 반도체로 널리 이용되는 IGBT, BRT, GaN HEMT를 제작하여 전자빔 조사 전, 후의 전기적 특성 변화를 측정 및 분석하였다. 본 연구의 가장 중요한 목표인 턴-오프 시간이 200 ns 수준인 차세 대 고속 스위칭 전력 반도체 IGBT 개발을 달성하였다. IGBT의 스위칭 속도는 목표 1 kHz 대비 38 kHz를 달성하였으며 최적의 전자빔 조건을 확립하였다 (2 MeV,

전력 반도체에 대한 전자빔 조사는 실리콘 격자 손상을 형성하여 소수 수송자의 수명 시간을 감소시킴으로써 전력 반도체가 고속 스위칭을 가능하도록 한다. 전력 반도체로 널리 이용되는 IGBT, BRT, GaN HEMT를 제작하여 전자빔 조사 전, 후의 전기적 특성 변화를 측정 및 분석하였다. 본 연구의 가장 중요한 목표인 턴-오프 시간이 200 ns 수준인 차세 대 고속 스위칭 전력 반도체 IGBT 개발을 달성하였다. IGBT의 스위칭 속도는 목표 1 kHz 대비 38 kHz를 달성하였으며 최적의 전자빔 조건을 확립하였다 (2 MeV, 5x$10^{14}$$cm^-2$ ). 이와 더불어 IGBT의 DC 특성 목표인 3 V 미만의 순방향 전압 강하 및 2A의 정 격 전류를 획득하는데 성공하였다. 고전류 특성을 가지는 모스 구동 사이리스터의 일종인 BRT도 제작되었으며, 전자빔 조사를 통하여 200 ns 수준의 턴-오프 시간을 가지는 고속 스위칭을 구현하였다. 또한 본 연구는 GaN HEMT를 개발 및 제작하여 전자빔 조사에 의한 효과를 분석하였다. 본 연구 결과는 저명한 전력 반도체의 국제학술회의 (ISPS'06, ISPSD'06)에 발표가 예정되어 있으며, 지적재산권 출원 준비 과정에 있다. 본 연구 결과는 전력 반도체의 전력 손실 감소, 전기 시스템의 효율 증가 및 소비 에너지 감소 측면에서 우수한 결과이다.

Abstract ▼

The contents of the research is the fabrication of the fast switching IGBT for hybrid and electric cars, the power switch of consume and industrial applica tions. The research also contains the fabrication of fast switching MOS controlled thyristor which has a high current capability. Power semicond

The contents of the research is the fabrication of the fast switching IGBT for hybrid and electric cars, the power switch of consume and industrial applica tions. The research also contains the fabrication of fast switching MOS controlled thyristor which has a high current capability. Power semiconductor devices are fabricated by using CMOS process. The fast switching characteristics of fabricated devices are implemented by the electron-beam irradiation. The wide-band gap semiconductor, GaN devices are fabricated and analyzed for the effects of electron-beam irradiation. The detailed objectives of the research is fabrication of proto-type IGBT which has a low turn-off time (< 10 $\mu$s ), low forward voltage drop (< 3 V), high operating current (> 2 A), high switching speed (> 1 kHz). Before and after the electron-beam irradiation, the power semiconductors are fabricated and analyzed under various irradiation conditions with various dosages and energies. The optimized condition of the irradiation for fast switching power semiconductors is achieved. One of MOS controlled thyristor, BRT is fabricated and irradiated for fast switching characteristics.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의...12
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...12
• 제 2 절 연구개발의 내용 및 범위...16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...23
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...24
• 제 1 절 연구개발의 접근 방법...24
• 제 2 절 연구내용...25
• 제 3 절 연구결과...31
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...44
• 제 1 절 연구개발목표 달성도...44
• 제 2 절 관련분야의 기술 발전의 기여도...47
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...48
• 제 1 절 추가연구의 필요성...48
• 제 2 절 타연구에의 응용 및 사업화 추진 방안...49
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...50
• 제 7 장 참고문헌...51