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설우석(Woo-Suk Sul),유현(Hyun Yoo),홍대원(Dae Won Hong),이병주(Boung Ju Lee) 대한전자공학회 2016 대한전자공학회 학술대회 Vol.2016 No.6
A quenching resistor is an important passive element of silicon photomultiplier has been affected by the non-uniform inflow of the hydrogen atoms during the semiconductor fabrication process. As a result, the critical problems have happened such as decrease in the resistance value and uniformity. In this paper, it was presented the method how to improve the stability and uniformity of the resistance by using the nitrogen ion implantation method to form the SixN1-x film in the surface of resistor to prevent the injection of unwanted hydrogen atoms.
고 변환이득 및 격리 특성의 V-band용 4체배 Sub-harmonic Mixer
엄원영,설우석,한효종,김성찬,이한신,안단,김삼동,박형무,이진구,Uhm, Won-Young,Sul, Woo-Suk,Han, Hyo-Jong,Kim, Sung-Chan,Lee, Han-Shin,An, Dan,Kim, Sam-Dong,Park, Hyung-Moo,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.40 No.7
본 논문에서는 0.1 ㎛ GaAs PHEMTs MIMIC 공정을 이용하여 V-band에서 사용 가능한 고 성능의 sub-harmonic mixer를 제안하였다. LO신호의 n차 하모닉 성분을 이용하기 위해서는 LO신호 전력의 필연적인 감쇠가 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 본 논문에서는 주파수를 혼합하기 위한 APDP(anti-parallel diode pair) 구조에 0.1 ㎛ PHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistors)를 각 단에 연결시켜 LO 신호의 4차 성분을 이용하는데 있어 주요한 성능 향상을 이루었다. PHEMT 다이오드 와 PHEMT를 0.1 ㎛의 게이트 길이를 갖는 동일 공정을 통하여 구현하였고 CPW (Coplanar Waveguide) 라이브러리를 개발하여 제안된 회로를 설계하였다. 또한 상대적으로 낮은 주파수의 출력 IF 단에는 출력 주파수의 선택성을 좋게 하기 위하여 Lumped 소자를 이용하여 정합회로를 구성하여 RF 입력 신호와 LO 신호의 출력단 유입을 억제하였다. 제작된 sub-harmonic mixer의 특성을 측정한 결과 입력 RF 주파수가 60.4 ㎓, LO 주파수가 14.5 ㎓일 때, 0.8 ㏈의 변환이득 특성을 얻었으며, LO-to-IF, LO-to-RF 격리 특성을 측정한 결과 동작영역에 걸쳐 50 ㏈ 이상의 높은 격리 특성을 나타내었다. In this paper, we have proposed a high conversion and isolation characteristic V-band quadruple sub-harmonic mixer monolithic circuit which is designed and fabricated for the millimeter wave down converter applications. While most of the sub-harmonic mixers use a half of fundamental frequency, we adopt a quarter of the fundamental frequency. The proposed circuit is based on a sub-harmonic mixer with APDP(anti-parallel diode pair) and the 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$ PHEMT's (pseudomorphic high electron mobility transistors). Lumped elements at IF port provide better selectivity of IF frequency and increase isolation. Maximum conversion gain of 0.8 ㏈ at a LO frequency of 14.5㎓ and at a RF frequency of 60.4 ㎓ is measured. Both LO-to-RF and LO-to-IF isolations are higher than 50 ㏈. The conversion gain and isolation characteristic are the best performances among the reported quadruple sub-harmonic mixer operating in the V-band millimeter wave frequency thus far.
Cascode형 하모닉 발생기를 이용한 고변환이득 특성의 밀리미터파 단일칩 Subharmonic 믹서
안단,김성찬,설우석,한효종,이한신,엄원영,박형무,김삼동,이진구,An, Dan,Kim, Sung-Chan,Sul, Woo-Suk,Han, Hyo-Jong,Lee, Han-Shin,Uhm, Won-Young,Park, Hyung-Moo,Kim, Sam-Dong,Rhee, Jin-Koo 대한전자공학회 2003 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.40 No.5
본 논문에서는 cascode 하모닉 발생기를 이용하여 고변환이득 특성의 밀리미터파 subharmonic 믹서를 설계 및 제작하였다. 밀리미터파 subharmonic 믹서는 0.1 ㎛ GaAs PHEMT와 CPW 라이브러리를 이용하여 설계되었다. 설계된 cascode 하모닉 발생기의 출력 특성 측정결과, 14.5 GHz의 신호를 10 dBm 전력으로 인가하였을때, 1차, 2차 및 4차 하모닉 성분은 각각 -21.62 dBm, -32.65 dBm 및 -13.45 dBm의 결과를 얻어 가장 큰 4차 하모닉 성분을 얻었으며, 제작된 밀리미터파 subharmonic 믹서의 측정결과 14.5 GHz LO 신호를 13 dBm의 크기로 입력하였을 때 3.4 dB의 높은 변환이득 특성을 얻었다. 또한 -53.6 dB의 LO-to-IF, -46.2 dB의 우수한 LO-to-RF 격리 특성을 나타내었다. 제작된 밀리미터파 subharmonic 믹서는 기존에 발표된 밀리미터파 대역의 subharmonic 믹서에 비해 가장 높은 변환이득 특성을 나타내었다. In this paper, we have presented millimeter-wave high conversion gain quadruple subharmonic mixers adopting the cascode harmonic generator The subharmonic mixers were successfully integrated by using 0.1 ${\mu}{\textrm}{m}$ GaAs pseudomorphic HEMTs(PHEMTs) and coplanar waveguide(CPW) structures. Measured output of 1st, 2nd and 4th harmonics of the fabricated cascode 4th harmonic generator are -21.42 dBm, -32.65 dBm and -13.45 dBm, respectively, for an input power of 10 dBm at 14.5 GHz. We showed that the highest conversion gain of 3.4 dB has obtained thus far at a LO power of 13 dBm from the fabricated subharmonic mixers. The millimeter-wave subharmonic mixer also ensure a high degree of isolation showing -53.6 dB in the LO-to-IF and -46.2 dB in the LO-to-RF, respectively, at a frequency of 14.5 GHz. The high conversion gain achieved in this work is the first report among the millimeter-wave subharmonic mixers.
Design and fabrication of the MMIC frequency doubler for 29 GHz local oscillator application
김진성,이성대,이복형,김성찬,설우석,임병옥,김삼동,박현창,박형무,이진구,Kim, Jin-Sung,Lee, Seong-Dae,Lee, Bok-Hyoung,Kim, Sung-Chan,Sul, Woo-Suk,Lim, Byeong-Ok,Kim, Sam-Dong,Park, Hyun-Chang,Park, Hyung-Moo,Rhee, Jin-Koo The Institute of Electronics and Information Engin 2001 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.38 No.11
밀리미터파 대역에서 안정적이고 경제적인 local oscillator (LO) 신호를 생성하기 위한 주파수 체배기를 설계 및 제작하였다. 주파수 체배기는 14.5 GHz를 입력받아 29 GHz를 생성하도록 설계되었으며, 측정 결과 14.5 GHz에서 S11이 -9.2 dB, 29 GHz에서 S22가 -18.6 dB 로 입력 측은 14.5 GHz에, 출력 측은 29GHz에 매칭이 되었다. 변환손실의 경우 14.5 GHz에서 입력전력 6 dBm일 때 최소 값인 18.2 dB를 보였으며, 출력 단에서의 주파수 스펙트럼 특성은 14.5 GHz에서 15.2dB의 값을 나타내었다. 또한 입력신호의 isolation특성은 10.5 GHz에서 18.5GHz까지 주파수 범위에서 30 dB이상의 값을 보였다. 제작된 MMIC(Microwave monolithic integrated circuits) 주파수 체배기의 칩 사이즈는 $1.5{\times}2.2\;mm^2$이다. We demonstrate the MMIC (monolithic microwave integrated circuit) frequency doublers generating stable and low-cost 29 GHz local oscillator signals from 14.5 GHz input signals. These devices were designed and fabricated by using the M MIC integration process of $0.1\;{\mu}m$ gate-length PHEMTs (pseudomorphic high electron mobility transistors) and passive components. The measurements showed S11 or -9.2 dB at 145 GHz, S22 of -18.6 dG at 29 GHz and a minimum conversion loss of 18.2 dB at 14.5 GHz with an input power or 6 dBm. Fundamental signal of 14.5 GHz were suppressed below 15.2 dBe compared to the second harmonic signal at the output port, and the isolation characteristics of fundamental signal between the input and the output port were maintained above :i0 dB in the frequency range 10.5 GHz to 18.5 GHz. The chip size of the fabricated MMIC frequency doubler is $1.5{\times}2.2\;mm^2$.
전계에 따른 GM-APD의 다크 카운트와 광 검출효율의 상관관계 연구
유현(Hyun Yoo),김형택(Hyoungtaek Kim),조규성(Gyuseong Cho),설우석(Woo-Suk Sul) 대한전자공학회 2016 대한전자공학회 학술대회 Vol.2016 No.6
In this work, it was comparatively assessed using Silvaco TCAD simulator that the variation of electric filed distribution in GM-APD(Geiger Mode-Avalanche Photodiode) depending on the P-well dose, results in dark count rate(DCR) and photon detection efficiency(PDE). The electric field near the p-n junction interface in GM-APD is mainly affected by P-well dose. According to the dark count extracted from simulation, the increased electric field at the dose over 4.5×10<SUP>12</SUP>(#/㎠) makes DCR generated by band-to-band tunneling(BBT) increase drastically. PDE decreases as the P-well dose level lowers more. In particular, when the dose level is under 4.5×10<SUP>12</SUP>(#/㎠), PDE declines rapidly. Consequently, it will be helpful to reduce the occurrence of dark count by BBT and minimize the deterioration in PDE if the P-well dose of GM-APD is set to 4.5×10<SUP>12</SUP>(#/㎠).