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유성목(Seong-Mok Yu),박준호(Joon-Ho Park),박종태(Jong-Tae Park),유종근(Jong-Gun Yu) 대한전기학회 2010 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2010 No.10
This paper describes a low-voltage high-efficiency DC-DC buck converter. The proposed DC-DC buck converter operate in PWM(Pulse Width Modulation) mode at moderate to heavy loads(100㎃~500㎃), in PFM(Pulse Frequency Modulation)at light loads(1㎃~100㎃), and in LDO(Low Drop Out) mode at the sleep mode(<1㎃) The triple-mode converter can thus achieve high efficiencies over wide load current range. The designed DC-DC converter is fabricated in a CMOS 0.18㎛ technology. It has a maximum power efficiency of 96.4% and maximum output current of 500㎃. The chip size is 1.15㎜ × 1.10㎜ including pads.
진동과 열에너지를 이용한 자동 스위칭 에너지 하베스팅 회로
윤은정,유종근,Yoon, Eun-Jung,Yu, Chong-Gun 한국전기전자학회 2015 전기전자학회논문지 Vol.19 No.2
본 논문에서는 진동과 열에너지를 이용한 자동 스위칭 에너지 하베스팅 회로를 제안한다. 열전소자와 진동소자로부터 출력되는 에너지는 최대 가용전력지점이 개방전압의 1/2로 같기 때문에 동일한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어회로를 사용할 수 있다. 제안된 회로는 하나의 MPPT 제어회로를 사용하고, 자동 스위칭 기능을 적용하여 열전소자의 출력과 진동소자의 출력을 모니터링하여 전압이 더 큰 소자로부터 최대 가용전력을 수확한다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 회로의 칩 면적은 PAD를 포함하여 $1.4mm{\times}1.2mm$이다. In this paper an auto-switching energy harvesting circuit using vibration and thermoelectric energy is proposed. Since the maximum power point of a thermoelectric generator(TEG) output and a vibration device(PEG) output is 1/2 of their open-circuit voltage, an identical MPPT controller can be used for both energy sources. The proposed circuit monitors the outputs of the TEG and PEG, and chooses the energy source generating a higher output voltage using an auto-switching controller, and then harvests the maximum power from the selected device using the MPPT controller. The proposed circuit is designed in a $0.35{\mu}m$ CMOS process and its functionality has been verified through extensive simulations. The designed chip occupies $1.4mm{\times}1.2mm$ including pads.
윤병오,유종근,장병건,박종태,Yun, Byung-Oh,Yu, Jong-Gun,Jang, Byong-Kun,Park, Jong-Tae 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, D Vol.d36 No.7
In this paper, hot carrier induced performance degradation of peripheral circuits in memory devices such as static type imput buffer, latch type imput buffer and sense amplifier circuit has been measured and analyzed. The used design and fabrication of the peripheral circuits were $0.8 {\mu}m$ standard CMOS process. The analysis method is to find out which device is most significantly degraded in test circuits by using spice simulation, and then to characterize the correlation between device and circuit performance degradation. From the result of the performance degradation of static type input buffer, the trip point was increased due to the transconductance degradation of NMOS. In the case of latch type input buffer, there was a time delay due to the transconductance degradation of NMOS device. Finally, hot carrier induced the decrease of half-Vcc voltage and the increased of sensing voltage in sense amplifier circuits have been measured. 본 논문에서는 기억소자 주변회로인 정적 입력버퍼와 동적 입력버퍼 그리고 감지 증폭기 회로에서 hot carrier 효과로 인한 회로성능 저하를 측정 분석하였다, 회로 설계 및 공정은 $0.8 {\mu}m$ 표준 CMOS 공정을 이용하였다. 분석방법은 회로의 성능저하에 가장 큰 영향을 주는 소자를 spice 시뮬레이션으로 예견한 후 소자열화와 회로성능 저하 사이의 상관관계를 구하는 것이다. 정적 입력버퍼의 회로성능 저하 결과로부터 MMOS 소자의 Gm 변화로 인하여 trip point가 증가한 것을 볼 수 있었다. 동적 입력 버퍼에서는 NMOS 소자의 Gm 변화로 인하여 전달지연시간을 볼 수 있었다. 그리고 감지증폭기 회로에서는 hot carrier 효과로 인하여 감지전압의 증가와 half-Vcc 전압의 감소를 확인할 수 있었다.
HfO<sub>2</sub> 열처리 온도 및 두께에 따른 RRAM의 전기적 특성
최진형,유종근,박종태,Choi, Jin-Hyung,Yu, Chong Gun,Park, Jong-Tae 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.3
The electrical characteristics of RRAM with different annealing temperature and thickness have been measured and discussed. The devices with Pt/Ti top electrode of 150nm, Pt bottom electrode of 150nm, $HfO_2$ oxide thickness of 45nm and 70nm have been fabricated. The fabricated device were classified by 3 different kinds according to the annealing temperature, such as non-annealed, annealed at $500^{\circ}C$ and annealed at $850^{\circ}C$. The set and reset voltages and the variation of resistance with temperatures have been measured as electrical properties. From the measurement, it was found that the set voltages were decreased and the reset voltage were increased slightly, and thus the sensing window was decreased with increasing of measurement temperatures. It was remarkable that the device annealed at $850^{\circ}C$ showed the best performances. Although the device with thickness of 45nm showed better performances in the point of the sensing window, the resistance of 45nm devices was large relatively in the low resistive state. It can be expected to enhance the device performances with ultra thin RRAM if the defect generation could be reduced at the $HfO_2$ deposition process. 본 연구에서는 RRAM (Resistive Random Access Memory) 소자의 $HfO_2$ 열처리 온도와 두께에 따라 소자의 전기적 특성을 측정하였다. 제작한 소자는 상부전극이 Pt/Ti(150nm), 하부전극은 Pt(150nm), 산화층 $HfO_2$의 두께는 45nm와 70nm이고, 열처리를 하지 않은 소자와 $500^{\circ}C$, $850^{\circ}C$ 로 열처리를 한 3 종류이다. 온도에 따라 소자의 전기적 성능으로 셋/리셋 전압, 저항변화를 측정하였다. 온도에 따른 기본특성 분석 실험 결과 온도가 증가함에 따라 셋 전압은 감소하고 리셋 전압은 증가하여 감지 여유 폭이 감소하였다. 열처리 온도가 $850^{\circ}C$ 소자가 고온 특성이 가장 우수한 것을 보였다. $HfO_2$ 산화층의 두께 45nm 소자가 70nm 소자보다 감지 여유 폭이 크지만 결함으로 LRS(Low Resistive State)에서 저항이 큰 것으로 측정되었다. $HfO_2$ 산화층 증착 시 결함을 줄일 수 있는 공정조건을 설정하면 초박막의 RRAM 소자를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.
Hot Carrier 현상에 의한 Bulk DTMOS의 RF성능 저하
박장우,이병진,유종근,박종태,Park Jang-Woo,Lee Byoung-Jin,Yu Jong-Gun,Park Jong-Tae 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.42 No.2
본 논문에서는bulk dynamic threshold voltage MOSFET(B-DTMOS)와 bulk MOSFET(B-MOS)에서 hot carrier 현상으로 인한 RF 성능 저하를 비교하였다. Normal 및 moderate 모드에서 B-DTMOS의 차단주파수 및 최소잡음지수의 열화가 B-MOS 소자 보다 심하지 않음을 알 수 있었다. 실험 견과로부터 hot carrier에 의한 RF 성능 저하가 DC 특성 열화 보다 심함을 알 수 있었다. 그리고 처음으로 hot carrier 현상으로 인한 B-DTMOS 소자의 RF 전력 특성 저하를 측정하였다. This paper reports the hot carrier induced RF performance degradation of bulk dynamic threshold voltage MOSFET (B-DTMOS) compared with bulk MOSFET (B-MOS). In the normal and moderate mode operations, the degradations of cut-off frequency $(f_{T})$ and minimum noise figure $(F_{min})$ of B-DTMOS are less significant than those of B-MOS devices. Our experimental results show that the RF performance degradation is more significant than the U performance degradation after hot carrier stressing. Also, the degradation characteristics of RF power Performance of B-DTMOS due to hot carrier effects are measured for the first time.
권덕기,박종태,유종근,Kwon, Duck-Ki,Park, Jong-Tae,Yu, Chong-Gun 한국전기전자학회 2000 전기전자학회논문지 Vol.4 No.2
본 논문에서는 증식형 MOS 트랜지스터와 저항만을 사용하여 기준전압을 발생하기 위한 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째 방법은 문턱전압에 비례하는 전압성분과 열전압에 비례하는 전압성분을 합하여 온도보상을 하는 전압모드 방식이고, 두 번째는 문턱전압에 비례하는 전류성분과 열전압에 비례하는 전류성분을 합하여 온도보상을 하는 전류모드 방식이다. 설계된 회로들을 $0.65{\mu}m$ n-well CMOS 공정 페러미터를 사용하여 HSPICE 모의실험한 결과, 전압모드 회로의 경우 공급전압에 대한 변화율은 $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C$의 온도범위에서 0.21%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 $3V{\sim}12V$의 공급전압 범위에서 $48.0ppm/^{\circ}C$ 이하이다. 전류모드 회로의 경우는 공급전압에 대한 변화율이 $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C$의 온도범위에서 0.08%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 $4V{\sim}12V$의 공급전압 범위에서 $38.2ppm/^{\circ}C$ 이하이다. 또한 전력소모는 5V, $30^{\circ}C$일 때 전압모드 경우와 전류모드 경우 각각 $27{\mu}W$와 $65{\mu}W$로 저전력 특성을 보인다. 제작된 전압모드 기준전압 발생회로를 측정한 결과, 공급전압에 대한 변화율은 $30^{\circ}C{\sim}100^{\circ}C$의 온도범위에서 0.63%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 $3.0{\sim}6.0V$의 공급전압 범위에서 $490ppm/^{\circ}C$ 보다 작다. 제안된 회로들은 구조가 간단하기 때문에 설계가 용이하고, 특히 전류모드의 경우 넓은 범위의 기준전압 발생이 가능하다는 장점을 갖는다. In this paper, two schemes of generating reference voltages using enhancement-mode MOS transistors and resistors are proposed. The first one is a voltage-mode scheme where the temperature compensation is made by summing a voltage component proportional to a threshold voltage and a voltage component proportional to a thermal voltage. In the second one, that is a current-mode scheme, the temperature compensation is made by summing a current component proportional to a threshold voltage and a current component proportional to a thermal voltage. The designed circuits have been simulated using a $0.65{\mu}m$ n-well CMOS process parameters. The voltage-mode circuit has a temperature coefficient less than $48.0ppm/^{\circ}C$ and a power-supply(VDD) coefficient less than 0.21%/V for a temperature range of $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C$ and a VDD range of $3V{\sim}12V$. The current-mode circuit has a temperature coefficient less than $38.2ppm/^{\circ}C$ and a VDD coefficient less than 0.8%/V for $-30^{\circ}C{\sim}130^{\circ}C\;and\; 4V{\sim}12V$. The power consumption of the voltage-mode and current-mode circuits are $27{\mu}W\;and\;65{\mu}W$ respectively for 5V and $30^{\circ}C$. Measurement results show that the voltage-mode reference circuit has a VDD coefficient less than 0.63%/V for $30^{\circ}C{\sim}100^{\circ}C$ and has a temperature coefficient less than $490ppm/^{\circ}C\;for\;3V{\sim}6V$. The proposed reference circuits are simple and thus easy to design. The proposed current-mode reference circuit can be designed to generate a wide range of reference voltages.
RFID 시스템에서 공진주파수 부정합에 의해 발생하는 현상 분석
권덕기,박종태,유종근,Kwon, Duck-Ki,Park, Jong-Tae,Yu, Chong-Gun 한국전기전자학회 2004 전기전자학회논문지 Vol.8 No.2
In an RFID system, it is desirable to have both the reader and the transponder tuned to the same resonant frequency for efficient data transmission between them. Any difference in frequency will decrease the transponder coil voltage or the internal power supply voltage and will increase the possibility of zero modulation in the reader coil, which results in the reduction of the reading distance. In this paper, the phenomena caused by the frequency mismatch are theoretically analyzed and mathematically modelled. Several schemes to compensate for the frequency mismatch are also mentioned. The derived equations and analyzed theory on the data transmission between the reader and the transponder will be helpful to the development of RFID systems for many applications. RFID 시스템에서 리더와 트랜스폰더 사이에 원활한 데이터 전송이 이루어지기 위해서는 리더 안테나와 트랜스폰더 안테나 사이에 공진 주파수 정합이 필요하다. 공진 주파수에 부정합이 발생하면, 트랜스폰더 안테나 코일에 유도되는 전압이 감소하게 되며, 따라서 트랜스폰더의 내부 전원 전압이 감소하게 된다. 또한, 리더 안테나 코일에 zero modulation의 확률이 증가하게 되어 궁극적으로 인식 거리의 감소를 가져오게 된다. 본 논문에서는 이러한 공진 주파수의 부정합이 초래하는 현상에 대해 이론적으로 분석을 하고, 수식적으로 모델링하였다. 또한, 공진주파수 부정합을 보상하기 위한 방법에 대해 언급하였다. 리더와 트랜스폰더 사이의 데이터 전송에 관해 본 논문에서 유도된 수식 및 분석된 이론들은 다양한 응용 분야를 위한 RFID 시스템의 신속한 개발에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.