대용량 스위치.가속기.국방.High Power Switch.Accelerator.Military.
초록▼
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 반도체 소자 스택킹 및 구동을 통한 대용량 스위치 모듈화 설계 기술을 개발하고 거대과학을 비롯한 국방, 의료, 환경, 재료, 기계 등 다양한 응용 기술 및 산업 발전에 기여
◼ 전체 내용 1. 전력반도체 소자 직병렬 스택킹 기반 대용량 스위치 모듈 개발 - 최대 전압 50kV, 최대 전류 100kApulse, 전류 상승 10kA/us, 지터 1ns 이하 2. SiC 전력반도체 소자 개발 - VDSS≥3.3kV (@V
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 반도체 소자 스택킹 및 구동을 통한 대용량 스위치 모듈화 설계 기술을 개발하고 거대과학을 비롯한 국방, 의료, 환경, 재료, 기계 등 다양한 응용 기술 및 산업 발전에 기여
◼ 전체 내용 1. 전력반도체 소자 직병렬 스택킹 기반 대용량 스위치 모듈 개발 - 최대 전압 50kV, 최대 전류 100kApulse, 전류 상승 10kA/us, 지터 1ns 이하 2. SiC 전력반도체 소자 개발 - VDSS≥3.3kV (@VGS=0V, ID<500uA), RDS(ON)<500mΩ(@VGS=20V, ID=10A) 3. SiC-MOSFET 기반 고전압/고속 스위치 모듈 개발(고전압 스위치 全국산화) - 전압 20kV, 반복률 1MHz
◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 가속기용 대용량 스위치, SiC 전력반도체 소자 및 고속 스위치 모듈 개발 ❏ 내용 1. 가속기용 대용량 스위치 개발 - 전압 50kV, 전류 10kApulse, 전류 상승 7kA/us, 지터 1ns 이하 2. SiC 전력반도체 소자 개발 - VDSS≥1.2kV (@VGS=0V, ID<500uA), RDS(ON)<120mΩ(@VGS=20V, ID=50A) 3. SiC-MOSFET 기반 고전압/고속 스위치 모듈 개발 - 전압 10kV, 반복률 0.5MHz
◼ n단계 ❏ 목표 ○ 국방용 대용량 스위치, SiC 전력반도체 소자 및 고속 스위치 모듈 개발 ❏ 내용 1. 국방 응용 대용량 스위치 모듈 개발 - 최대 전압 50kV, 최대 전류 100kApulse, 전류 상승 10kA/us, 지터 1ns 이하 2. SiC 전력반도체 소자 개발 - VDSS≥3.3kV (@VGS=0V, ID<500uA), RDS(ON)<500mΩ(@VGS=20V, ID=10A) 3. SiC-MOSFET 기반 고전압/고속 스위치 모듈 개발 - 전압 20kV, 반복률 1MHz
◼ 해당 연도 ❏ 목표 ○ IGBT 기반 15kV, 10kA급 반도체 소자 기반 대용량 스위치 개발 - 전압: 15kV, 전류: 10kA, 전류상승: 6kA/us 이상, 지터: 1ns 이하, 반복률: 60Hz ○ SiC 전력반도체 1.2kV/50A 단위소자 제작 ❏ 내용 ○ 가속기 Kicker Modulator 스위치 개발 - Kicker Modulator에서 요구되는 15kV, 10kA 사양의 반도체 기반 대용량 스위치를 개발하고 포항가속기연구소와 협력하여 실제 가속기 설비에서 성능시험을 1년 이상 수행 - 검증된 성능 및 신뢰성을 바탕으로 4세대 다목적 방사광 가속기 설비(4GSR)에 개발기술을 적용하기 위한 상용화 기술이전, 실증을 위한 기틀 마련
□ 연구개발성과 ∎ IGBT 기반 대용량 스위치 개발 - 15kV, 10kA, 60Hz, 6.3kA/us, 지터 780ps ∎ 가속기 Kicker Modulator 개발 및 성능시험(15kV, 10kA), KTL* 공인 인증 ∎ 포항가속기연구소 실증 실험을 통해 우수한 신뢰성 검증 ∎ 1.2kV/50A SiC 소자 제작 및 성능평가 - 정격전압 1.5kV, 온저항 80mΩ ∎ SiC-MOSFET 기반 고속 스위치 개발 - 10kV, 100kHz
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ◯ (공공혁신수요기술 개발 및 신시장 창출) 산업 적용 및 사업화 발전 ◯ (인프라) 대외 협력 및 글로벌 경쟁에서 기술 주도권 확보 ◯ (후속 과제 창출 및 응용분야 확대) 기반 기술 확보를 통한 융합 및 실증 연구 과제 창출
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