냉음극 및 외부전극 형광램프의 방전 특성

조광섭(Guangsup Cho),이대홍(Dae H. Lee),이주영(Joo Y. Lee),송혁수(Hyuck S. Song),길도현(Doh H. Gill),구제환(Je H. Koo),최은하(Eun H. Choi),김상범(Sang B. Kim),김봉수(Bong S. Kim),강준길(June G. Kang),조미령(Mee R. Cho),황명근(Myung G. H 한국진공학회(ASCT) 2005 Applied Science and Convergence Technology Vol.14 No.1

전극 양단에 안정 콘덴서(Ballast Contenser)를 부착한 냉음극 형광램프와 외관전극의 용량성 결합으로 동작되는 외부전극 형광램프의 전류-전압 방전특성을 조사하였다. 냉음극 형광램프의 전극 양단에 인가되는 전압과 전류의 특성은 전압의 증가로 암전류 영역과 타운젠트 점화방전을 거쳐서 음극 강하를 통한 전형적인 글로우 방전을 보여준다. 안정 콘덴서에 인가되는 전압을 포함한 전류-전압은 안정 콘덴서에 인가되는 전압이 상대적으로 크기 때문에 냉음극 강하가 나타나지 않고, 글로우 방전 영역에서 전압의 증가에 따라서 전류가 증가한다. 외부전극 자체가 캐패시터인 외부전극 형광램프에서의 전류-전압은 안정 콘덴서를 포함한 냉음극 형광램프와 동일한 특성을 보여준다. 따라서 외부전극 형광램프는 동작 전압에서 글로우 방전의 특성을 갖으며, 외부전극 자체가 안정 콘덴서의 기능을 한다. The characteristics of current and voltage in a basic discharge experiment are investigated for a cold cathode fluorescent lamp with ballast capacitors attached at both ends of lamp and for a capacitive coupled external electrode fluorescent lamp. In the current-voltage characteristics for a cold cathode fluorescent lamp except ballast capacitors, it is shown that the typical glow discharge with the cathode fall follows after the dark current and Townsend firing discharge. However, in the characteristics for a cold cathode fluorescent lamp including ballast capacitors, the current increases as the voltage increases in the glow discharge region without representing a cathode fall since the most voltage is loaded at two capacitors. The characteristics for the external electrode fluorescent lamp shows the same as that of the cold cathode fluorescent lamp in the respect of glow discharge characters, and the external electrode itself roles the ballast capacitor.

LED 조명기구의 방열 효율과 광속에 관한 연구

김윤중(Yun Jung Kim),스티븐김(Steven Kim),조광섭(Guangsup Cho) 한국조명·전기설비학회 2011 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

장수명과 고효율을 얻기 위해서는 발광다이오드 칩 구조 등의 성능 향상뿐만이 아니라, LED 칩(Chip)에서 발생되는 고열을 제거하는 방열 기술을 필요로 하고 있다. 본 연구는 표준적으로 사용되는 LED 조명기구의 발열특성, 열에 의한 광속 감소와 열저항을 통해 LED 조명기구의 효율 저하 요소에 대해 분석 하였다. LED 조명기구의 온도 상승이 약 7%정도의 광속 손실을 발생 시켰으며, 온도 측정을 통해 방열에 방해가 되는 조명기구의 구조적인 요소를 분석한 결과 Fin의 폭이 가장 큰 영향을 미치고 있음이 발견되었다. 따라서 LED 조명기구의 설계에 있어 열이 전달되는 충분한 통로를 확보하는 것은 매우 중요한 요소이다. For long life time and high efficiency, not necessary in improvement of LED chip structure, but also improve heat radiation for decrease heat in LED chip. In this study, efficiency decline factor has been investigated in LED lamp as study heat characteristic, luminance flux and heat resistance. When LED lamp temperature was increased, about 7% loss of luminance flux. In consequence of temperature analysis, width of fin was the most important factor of heat radiation. As a result, secure the enough heat path is very important factor of LED lamp design.

대기압 플라즈마 제트의 기체 유량에 대한 방전 특성

이원영,김동준,김윤중,한국희,유홍근,김현철,진세환,구제환,김도영,조광섭,Lee, Won Young,Jin, Dong Jun,Kim, Yun Jung,Han, Gook Hee,Yu, Hong Keun,Kim, Hyun Chul,Jin, Se Whan,Koo, Je Huan,Kim, Do Young,Cho, Guangsup 한국진공학회 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.3

The influence of gas flow on the plasma generation in the atmospheric plasma jet is described with the theory of hydrodynamics. The plasma discharge is affected by the gas-flow streams with Reynolds number (Re) as well as the gas pressure with Bernoulli's theorem according to the gas flow rate inserted into the glass tube. The length of plasma column is varied with the flow types such as the laminar flow of Re<2,000 and the turbulent flow of Re>4,000 as it has been known in a general fluid experiments. In the laminar flow, the plasma column length is increased as the increase of flow rate. Since the pressure in the glass tube becomes low as the increase of flow velocity by the Bernoulli's theorem, the breakdown voltage of plasma discharge is reduced by the Paschen's law. Therefore, the plasma length is increased as the increasing flow rate with the fixed operation voltage. In the transition of laminar and turbulent flows, the plasma length is decreased. When the flow becomes turbulent as the flow rate is increasing, the plasma length becomes short and the discharge is shut down ultimately. In the discharge of laminar flow, the diameter of plasma beam exposed on the substrate surface is kept less than the glass diameter, since the gas flow is kept to the distinct distance from the nozzle of glass tube. 대기압 플라즈마 제트 장치의 유량 변화에 대한 플라즈마 방전 특성을 실험적으로 조사하고 이를 유체역학적으로 해석하였다. 유리관에 주입되는 아르곤 기체의 유량 변화에 대한 레이놀즈 수(Re)로 결정되는 기체 흐름의 형태 변화와 베르누이 정리에 의한 압력 변화가 플라즈마 발생에 영향을 준다. 유리관 내부에 발생하는 플라즈마의 길이 변화의 실험을 통하여, 아르곤 기체에 대한 레이놀즈 수가 Re<2,000이면 층류이고, Re>4,000이면 난류가 형성된다. 이는 일반 유체에서 알려진 결과와 일치한다. 층류에서 유량의 증가로 플라즈마의 길이가 증가한다. 층류와 난류의 전환 영역에서 플라즈마의 길이는 줄어든다. 난류 영역에서는 방전 기체의 흐름이 불규칙함으로서 방전 경로가 흐트러져 플라즈마 칼럼의 길이가 매우 짧아지고 급기야 플라즈마가 소멸된다. 층류에서 주입 유량의 증가로 유리관 내의 유속이 증가하면, 베르누이 정리에 의하여 유리관 내부의 압력이 낮아진다. 관내의 압력이 낮아지면, 파센 법칙에 의하여 관내의 전기장의 세기가 증가하여 방전 전압이 낮아진다. 따라서 주입 유량이 증가하면, 동일한 구동 전압에서 유리관에 발생하는 플라즈마의 길이는 길어진다. 층류의 방전은 유리관 밖에서도 층류의 흐름이 일정 길이로 유지되므로 시료 표면에 조사되는 플라즈마 빔의 직경은 유리관의 직경 이하로 유지된다.

새로운 대기압 플라즈마 제트를 이용한 태양전지용 고농도 선택적 도핑에 관한 연구

조이현,윤명수,손찬희,조태훈,김동해,서일원,노준형,전부일,김인태,최은하,조광섭,권기청,Cho, I Hyun,Yun, Myung Soo,Son, Chan Hee,Jo, Tae Hoon,Kim, Dong Hea,Seo, Il Won,Rho, Jun Hyoung,Jeon, Bu Il,Kim, In Tae,Choi, Eun Ha,Cho, Guangsup,Kwon, 한국진공학회 2013 Applied Science and Convergence Technology Vol.22 No.5

태양전지 제조공정에서 열처리로 레이저를 사용하는 도핑공정은 태양전지의 성능을 결정짓는 중요한 요소이다. 그러나 퍼니스를 이용하는 공정에서는 선택적으로 고농도(Heavy) 도핑영역을 형성하기가 어렵다. 레이저를 사용한 선택적 도핑의 경우 고가의 레이저 장비가 요구되어지며, 레이저 도핑 후 고온의 에너지로 인한 웨이퍼의 구조적 손상 문제가 발생된다. 본 연구는 저가이면서 코로나 방전 구조의 대기압 플라즈마 소스를 제작하였고, 이를 통한 선택적 도핑에 관한 연구를 하였다. 대기압 플라즈마 제트는 Ar 가스를 주입하여 수십 kHz 주파수를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 구조로 제작하였다. P-type 웨이퍼(Cz)에 인(P)이 shallow 도핑 된(120 Ohm/square) PSG (Phosphorus Silicate Glass)가 제거되지 않은 웨이퍼를 사용하였다. 대기압 플라즈마 도핑 공정 처리시간은 15 s와 30 s이며, 플라즈마 전류는 40 mA와 70 mA로 처리하였다. 웨이퍼의 도핑프로파일은 SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy)측정을 통하여 분석하였으며, 도핑프로파일로 전기적 특성인 면저항(sheet resistance)을 파악하였다. 도펀트로 사용된 PSG에 대기압 플라즈마 제트로 도핑공정을 처리한 결과 전류와 플라즈마 처리시간이 증가됨에 따라 도핑깊이가 깊어지고, 면저항이 향상하였다. 대기압 플라즈마 도핑 후 웨이퍼의 표면구조 손상파악을 위한 SEM (Scanning Electron Microscopy) 측정결과 도핑 전과 후 웨이퍼의 표면구조는 차이가 없음을 확인하였으며, 대기압 플라즈마 도핑 폭도 전류와 플라즈마 처리시간이 증가됨에 따라 증가하였다. Doping process using laser is an important process in fabrication of solar cell for heat treatment. However, the process of using the furnace is difficult to form a selective emitter doping region. The case of using a selective emitter laser doping is required an expensive laser equipment and induce the wafer's structure damage due to high temperature. This study, we fabricated a new costly plasma source. Through this, we research the selective emitter doping. We fabricated that the atmospheric pressure plasma jet injected Ar gas is inputted a low frequency (a few tens kHz). We used shallow doping wafers existing PSG (Phosphorus Silicate Glass) on the shallow doping CZ P-type wafer. Atmospheric plasma treatment time was 15 s and 30 s, and current for making the plasma is 40 mA and 70 mA. We investigated a doping profile by using SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) and we grasp the sheet resistance of electrical character by using doping profile. As result of experiment, prolonged doping process time and highly plasma current occur a deeper doping depth, moreover improve sheet resistance. We grasped the wafer's surface damage after atmospheric pressure plasma doping by using SEM (Scanning Electron Microscopy). We check that wafer's surface is not changed after plasma doping and atmospheric pressure doping width is broaden by increase of plasma treatment time and current.

이온 산란 몬테칼로 계산에 의한 시료 물질의 스퍼터링

김영삼(Young-Sam Kim),이상석(Sang-Suk Lee),김영권(Young-Guon Kim),최은하(Eun-Ha Choi),조광섭(Guangsup Cho) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.1

입사 이온과 시료 핵과의 개별 산란 방식으로 이온 산란의 몬테칼로 프로그램을 제작하였다. 이때 시료 원자의 산란 전단면적과 시료 원자들간의 거리는 시료 원자 밀도의 함수로 주어지는 실질적인 크기로 하여 개개의 시료 입자와의 충돌을 계산한다. 이 프로그램을 이용하여 입사 이온에 대한 시료 물질의 스퍼터링의 현상을 입사 이온과 시료와 관련된 변수들의 관계에 대하여 조사하였다. 입사 이온의 질량, 입사 이온의 에너지, 입사각에 따른 스퍼터링 수율과 시료면의 표면 결합에너지에 대한 수율의 변화, 그리고 스퍼터되는 원자의 에너지 분포를 해석하였다. Monte Carlo ion scattering program is improved with the single scattering methods where the total cross section and the mean free path are calculated as a function of atomic density during ion scattering in matter. The relations among the parameters of incident ions and substrate materials are investigated to the sputtering phenomena. The sputtering yield has been analyzed with the dependence on the incident ion species and energy, incident angle, and surface binding energy. The energy distribution of sputtered particles is discussed.

60[W] 백열등 대체 LED A-19 램프의 비교 분석

진세환(Se-hwan Jhin),성시정(Si-jeong Seong),김정현(Junghyun Kim),정재우(Jea-woo Jung),조광섭(Guangsup Cho),김성인(Steven Kim) 한국조명·전기설비학회 2012 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

Two commercially available 60 watt replacement LED lamp are compared with 60 watt incandescent lamp and 14 watt CFL lamp. Total lumen output, actual light distribution in a recessed housing and dimming with a conventional phase cut dimmer are investigated. One 12 watt LED lamp has shown a superior replacement capability in all aspects.

플라즈마 잠김 이온 주입에 대한 플라즈마 덮개의 해석

김영권(Young Guon Kim),김영삼(Young Sam Kim),조대근(Dai Geun Joh),최은하(Eun Ha Choi),조광섭(Guangsup Cho) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

플라즈마 잠김 이온 주입에서 플라즈마 덮개의 동력학에 대한 모델로부터 시료면에 주입되는 이온 전류밀도의 시간적인 변화를 해석하였다. 시료에 주입되는 이온의 전류밀도는 플라즈마 덮개의 형성이후 특정 시간에 최대값을 갖게되고, 점차 줄어든다. 이러한 이온 주입 전류밀도의 변화를 이온의 충돌, 시료 면의 충전시간, 그리고 시료 면에 인가되는 파형에 대하여 나타내었다. The time variation of an ion current density has been analyzed based on the plasma particle dynamic model for the plasma immersion ion implantation. The implanted ion current density has its maximum value at a particular time after sheath formation, and decays. The influence of the particle collisions, the capacitive time of the substrate, and the pulse formula has been represented on the implanted ion current.

대기압 플라즈마를 이용한 P타입 태양전지 웨이퍼 도핑 연구

윤명수(Myoungsoo Yun),조태훈(Taehun Jo),박종인(Jongin Park),김상훈(Sanghun Kim),김인태(In Tae Kim),최은하(Eun Ha Choi),조광섭(Guangsup Cho),권기청(Gi-Chung Kwon) 한국태양광발전학회 2014 Current Photovoltaic Research Vol.2 No.3

Thermal doping method using furnace is generally used for solar-cell wafer doping. It takes a lot of time and high cost and use toxic gas. Generally selective emitter doping using laser, but laser is very high equipment and induce the wafer’s structure damage. In this study, we apply atmospheric pressure plasma for solar-cell wafer doping. We fabricated that the atmospheric pressure plasma jet injected Ar gas is inputted a low frequency (1 kHz ~ 100 kHz). We used shallow doping wafers existing PSG (Phosphorus Silicate Glass) on the shallow doping CZ P-type wafer (120 ohm/square). SIMS (Secondary Ion Mass Spectroscopy) are used for measuring wafer doping depth and concentration of phosphorus. We check that wafer’s surface is not changed after plasma doping and atmospheric pressure doping width is broaden by increase of plasma treatment time and current.

대기압 플라즈마의 선택적 도핑 공정에서 온도에 의한 인(Phosphorus)의 확산연구

김상훈(Sang Hun KIM),윤명수(Myoung Soo Yun),박종인(Jong In Park),구제환(Je Huan Koo),김인태(In Tae Kim),최은하(Eun Ha Choi),조광섭(Guangsup Cho),권기청(Gi-Chung Kwon) 한국표면공학회 2014 한국표면공학회지 Vol.47 No.5

In this study, we propose the application of doping process technology for atmospheric pressure plasma. The plasma treatment means the wafer is warmed via resistance heating from current paths. These paths are induced by the surface charge density in the presence of illuminating Argon atmospheric plasmas. Furthermore, it is investigated on the high-concentration doping to a selective partial region in P type solar cell wafer. It is identified that diffusion of impurities is related to the wafer temperature. For the fixed plasma treatment time, plasma currents were set with 40, 70, 120 mA. For the processing time, IR(Infra-Red) images are analyzed via a camera dependent on the temperature of the P type wafer. Phosphorus concentrations are also analyzed through SIMS profiles from doped wafer. According to the analysis for doping process, as applied plasma currents increase, so the doping depth becomes deeper. As the junction depth is deeper, so the surface resistance is to be lowered. In addition, the surface charge density has a tendency inversely proportional to the initial phosphorus concentration. Overall, when the plasma current increases, then it becomes higher temperatures in wafer. It is shown that the diffusion of the impurity is critically dependent on the temperature of wafers.

표면전도 전자방출 표시장치의 전자방출 구조 해석

김영삼(Young Sam Kim),김영권(Young Guon Kim),오현주(Hyun Ju Oh),조대근(Dai Geun Joh),길도현(Doh Hyun Gill),김대일(Dae Il Kim),강준길(June Gill Kang),강승언(Seung Oun Kang),최은하(Eun Ha Choi),조광섭(Guangsup Cho) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(1)

표면전도 전자방출 표시장치의 표시면으로 흐르는 표시전류의 근원은 음극 표면에서 방출된 전자의 관성력에 의한 것임을 전자 운동 궤적의 계산을 통하여 확인하였다. 마이크로 이하의 전극 간격을 갖는 공면 전극구조에서 음극의 가장자리 면에서 전자의 터널링에 의하여 방출된 대부분의 전자는 동일면상의 양극 쪽으로 면전류가 흐르며, 약 10^(-3)의 비율로 표시면의 양극 쪽으로 표시전류가 흐른다. 이때의 표시전류는 표면의 양쪽 가장자리면 사이의 전기장의 굴곡에 의한 원심력에 의하여 표시면으로 방출되는 전자이다. It is confirmed that the cause of anode current in SEDs (surface conduction electron emission displays) is the inertial force of electron emitted from the cathode surface in the calculation of electron trajectory. In the fissure of sub-micron, most of electrons emitted from the area of the cathode edge flow into the coplanar anode, while some electrons are emitted into the display surface by the current ratio of 10^(-3). The later electrons are forced to fly into the display surface by the centrifugal force due to the curved electric field between top side surfaces near the fissure.