초록 ▼

◯ HVDC급 전력반도체소자 전용 계측시스템의 부재로 소자개발 과정에 어려움이 있었음. 본 과제는 전력소자의 전기적 특성 측정 및 불량분석을 위해 필요한 계측기술 및 장비를 개발하여 전력소자 개발 및 전력변환시스템 응용을 위한 기반기술을 제공하는 것이 목표임.
◯ 1차년도에는 전력소자의 정특성(10kV/300A, 1nA급 누설전류 측정 가능)측정 기술 및 계측장비를 개발함.특히 300A의 전류를 흘리게 되면 기생저항성분에 의한 전압강하가 발생하는데 이를 고려하여 Kelvin probing 방식을 채용하였으며 측정 중 소모되는

◯ HVDC급 전력반도체소자 전용 계측시스템의 부재로 소자개발 과정에 어려움이 있었음. 본 과제는 전력소자의 전기적 특성 측정 및 불량분석을 위해 필요한 계측기술 및 장비를 개발하여 전력소자 개발 및 전력변환시스템 응용을 위한 기반기술을 제공하는 것이 목표임.
◯ 1차년도에는 전력소자의 정특성(10kV/300A, 1nA급 누설전류 측정 가능)측정 기술 및 계측장비를 개발함.특히 300A의 전류를 흘리게 되면 기생저항성분에 의한 전압강하가 발생하는데 이를 고려하여 Kelvin probing 방식을 채용하였으며 측정 중 소모되는 전력에 의해 발생하는 열에 의한 소자특성저하(self-heating)을 방지하기 위해 pulse형 게이트전압을 발생시킴(다양한 테스트신호를 발생시키기 위해 FPGA를 이용한 신호발생기를 개발함). 또한 이들 장비를 제어하기 위한 PC 제어 프로그램을 개발하였음.
◯ 2차년도에는 동특성(Q_g, t_rr, t_r, t_f 등 측정 가능)측정 기술 및 계측장비를 개발함. UHV급 소자와의 전기적절연 및 게이트신호의 integrity를 위해 optical fiber를 이용한 photocoupler 및 베터리 전원을 사용한 게이트 드라이브 보드를 제작함. 또한 향후 정특성장비와의 통합을 위한 게이트전압제어(-5V:offset, 0~25V)및 게이트전류제어(0~800uA)가 가능하도록 설계함. 고전압 테스트지그는 시뮬레이션을 통해 기생성분을 최소화 할 수 있도록 설계함. 또한 다양한 주변 계측기를 제어할 수 있는 PC 프로그램 및 게이트 드라이브 보드를 제어하기 위한 임베디드 소프트웨어를 설계하였음.
◯ 3차년도에는 전력반도체소자 불량분석에서 바이어스 상태에서 불량위치를 시작화시켜 주는 EL 기반의 불량분석 시스템을 개발하였음. Peltier cooled camera 제어, 영상획득 및 영상신호처리를 위하여 queueing 및 병렬루프를 사용하였으며 바이어스 신호를 발생하기 위한 여타 장비 제어를 위해서 역시 병렬구조를 이용한 프로그래밍을 수행하였음. 또한 불량위치를 인식하여 시각화하고 다양한 분석(최소, 최대, 평균, 표준편차)을 수행할 수 있도록 필터링 및 인식알고리즘을 개발함.
◯ 1단계 결과를 바탕으로 2단계에서 불량분석을 위한 TEG 기술 및 이들을 분석한 데이터베이스가 덧붙여진다면 체계적인 전력반도체소자 개발이 가능해져 개발비용, 기간 등이 획기적으로 줄어들 것으로 예상됨.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서 초록 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 8
• 1. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 가. 2.1절 국내 기술수준 개요(현황) ... 12
• 2.2절 국외 기술수준 개요(현황) ... 13
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
• 3.1절 전력반도체 정특성 측정 시스템 개발 ... 15
• 3.1.1. Tektronics사 curve tracer 분석 ... 15
• 3.1.2. 역방향 계측신호 분석 ... 16
• 3.1.2. 정특성 측정 시스템 설계 ... 17
• 3.2절 전력반도체 동특성 측정 시스템 개발 ... 23
• 3.2.1 동특성 측정 개요 ... 23
• 3.2.2. 동특성 측정 방법 분석 ... 25
• 3.2.3. 동특성 측정 시스템 설계 ... 31
• 3.2.4. 상용소자의 동특성 측정 결과 ... 42
• 3.3절 소재 기반의 불량분석을 위한 EL 측정시스템 개발 ... 43
• 3.3.1 소재기반의 불량분석을 위한 Electroluminescence (EL) 개요 ... 43
• 3.3.2. EL 시스템 설계 ... 43
• 3.3.3. EL 시스템 적용 결과 ... 48
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 52
• 제6장 참고문헌 ... 53
• 끝페이지 ... 54