자유 주제로 글을 올리는 곳입니다. (단, 이용약관 필독)
질문

AESA 레이더 전력증폭소자 질문

수보로프 수보로프 727

0

12
제가 알기로는 실리콘 하고 비소화갈륨 하고 질화갈륨이 있는걸로 아는데 울산1급 레이더에는 실리콘, 공군 장거리 레이더부터는 앞으로 계속질화갈륨 쓰는걸로 아는데요, 질화갈륨이 다른 소자들보다 무엇이 좋길레 이러는건지 궁금합니다. 검색을 해도 찾기 힘들어서요 ㅠㅠ
신고
12




    


profile image
AOC 2015.11.13. 21:46
질화갈륨은 1990년대 이후 브라이트-라이트(bright-light) LED 생산에 널리 이용되는 반도체 물질이며, 안티몬은 최근 미세전자공학 응용분야에서 각광 받고 있는 준금속 재료이다. 질화 갈륨-안티몬 합금은 우선 구조가 간단하고, PEC 물분해에 이용할 수 있는 물질이면서 생산이 용이하다는 장점을 가진다. 이 합금은 PEC 반응에서 촉매로 작용하며 반응 후에도 소모되지 않기 때문에 무한으로 재사용할 수 있는 이점을 가진다.

어줍지 않게 검색 좀 해보니까 생산성인거 때문인듯 해요.
eceshim 2015.11.13. 22:28
AOC
이런 RF에 들어가는 GaN는 SiC 기판에서 MBE로 적층 시키면서 만들기 때문에 생산성은 바닥을 깁니다. 특히 crystal 구조가 중요한에 이게 어그러지면......
GaAs는 초크랄스키 공법으로 wafer를 만들 수 있죠. 문제는 이마져도 비싸지만요.
그리고 주 내용은 안티몬이네요. 저희 연구실 박사님이 하앍거렸던 물질이네요. 안티몬 찬양을 하셧는데 문제는 가격과 생산 그리고 증착이 문제라서요 이론상으로는 3자리수 GHz 까지 구동할 수 있다고 하긴 했는데 흠....
Coral66 2015.11.15. 00:14
eceshim

InAs/InGaAs/InAlAs/InP 구조의 전자소자로도 THz 동작은 가능합니다. 겨우 상온 1만cm2/Vs도 안되는 전자이동도로 700GHz이상을 동작시켰읍니다.

당연히 InSb를 사용한 전자소자는 그 이상 동작속도가 가능합니다. 상온에서 전자이동도가 거의 4만cm2/Vs이니까요.

전자소자를 위한 재료는 두개의 길로 나뉘고 있읍니다. Si보다 고온동작 가능한가와 Si(SiGe포함)저에너지 동작이 가능한가?  - 물론 그사이는 Si소자 들이 꽉채우고 있지요.


GaN/AlGaN HEMT소자는 고온 동작 및 다양한 특성으로 고온 동작 소자에 각광을 받고 있고 - 레이더소자, 전기차용 모터 제어 소자, 통신 기지국용 증폭소자등등..

InSb는 저 에너지 동작으로 각광을 받고 있읍니다. 뭐.. 적외선 소자로도 장점이 많읍니다.  



---

증착문제는 좀 다른데요...

MBE로 만든다고 특별히 생산성이 낮지 않습니다. MBE장비가 비싼것은 여전하지만 생산성 문제는 MOCVD를 따라 잡았읍니다. 물론 8인치 이상 쓰는 장비들은 MOCVD라고 저렴하지는 않읍니다.

 

Al이 많이 들어간 GaN 물질이 원래 만들기 어렵습니다. 기존의 장비가 딸려서 계속 디자인을 바꾸야 하고요.. 

---

뭐로 하든 만들기 쉽지 않읍니다.

GaN등 다양한 반도체 소재에 대해 한번 정리해 올리겠읍니다.

---

설치 공간에 문제가 없고. 약간 장비가 커도 되는 곳은 Si기판을 써서 GaN 소자를 만드는데, si의 방열특성이 사파이어 기판보다는 좋지만, 다양한 특성, 격자결합구조, 2원 1원 물질간의 결합, 격자상수 진행이 GaN/사파이어와 GaN/Si이 반대라서 생기는 결함 생성 및 치유 방법의 다름 등등.. 성장중 해결해야 하는 점이 많습니다. - 다만 돈을 들여 연구자들이 대충 해결방법을 찾아 놓았고요. 이로 제작된 소자도 상용화도 되고 있읍니다.

군용기나 공간이 중요한GaN 소자 장비에는 SiC기판이 정답이지만, 기판의 품질등 여전히 많은 문제를 일으키고 있고 근성의 일본 업체가 대략적으로 문제를 해결하고 상업판매 하고 있읍니다.

SiC 기판도 중간다리이고, 진리는 다이아몬드 기판이지만, 모두들 처다만 보고 있고, 미국에서 일단의 성취를 취한것으로 보입니다.

시도를 해보자 않냐고요? 돈, 더많은 돈, 더더 많은 돈이 들기 때문입니다.

Coral66 2015.11.15. 00:15
Coral66

일본 업체도 mocvd로 만듦니다. 물론 GaN/AlGaN 물질이 워낙 만들기 어려운 물질이라 생산성은 mbe만큼 낮읍니다.

 

MBE로 만든 소재가 mocvd로 만든것 보다 좋읍니다만, mocvd도 요구한 성능을 낼만큼은 잘 나옵니다. 

 

 

profile image
Sheldon 2015.11.13. 22:03
우선 전력밀도도 높아서 기존 GaAs 등과 비교해 전력증폭소자를 소형화시킬 수 있다는 장점이 있고, 고온 안정성이 실리콘이나 GaAs보다 두배 이상 뛰어납니다. 그래서 고집적화에 용이하죠.
eceshim 2015.11.13. 22:25
Sheldon
고집적화 보다는 내열성능이 아주 뛰어 나기 때문에 냉각기 설계가 편하고 훨씬 고전력 인가가 가능하기 때문입니다.
주파수 bandwidth만 보면 GaAs가 더 좋지만 bandgap 에너지가 GaN이 GaAs보다 아주 월등해서 고 전력인가시 소자가 GaAs보다 훨씬 잘 버팁니다.
profile image
Sheldon 2015.11.13. 22:32
eceshim

고집적화 -> 발열량 증가 -> 냉각설계 난이도 상승
GaN -> 고온 안정성 높음 -> 냉각설계 난이도 낮음 -> 고집적화 용이

그리고 밴드갭이 넓다는 장점도 있었네요.

eceshim 2015.11.13. 22:43
Sheldon
bandgap이 넓다는게 고온 인가시 valence band에서 conduction band로 넘어가는 열전자가 적다는 의미니까요.
High power RF 소자 및 High power switching 소자 계열에서는 일단 지금 단계에서는 GaN이 무안 단물 같은 존재죠.
인피니언이 이걸로 하이브리드 차량용 모터 드라이버 및 인버터를 만들어서 쏠쏠하게 벌고 있죠.

어느 레이더인지는 기억이 안나는데 GaAs AESA에서 GaN으로 갈아 타면서 장점이 훨신 고출력을 내지만 냉각계통은 교체가 필요 없다라고 밀고 있었거든요.
Coral66 2015.11.15. 00:34
eceshim
약간더 정확히..

bandgap이 높다는 것은 -> 고 내압을 잘 버틴다로 해석하는게 조금더 옳읍니다.

열전자 이야기는 band-offset. 문제..
profile image
수보로프 글쓴이 2015.11.13. 22:53
Sheldon
이해했습니다. 결국 레이더 출력 상승에 의해 발생한 고열때문에 내열성 뛰어나고 생산성 좋은 질화갈륨을 썼다‥‥‥라는 거군요?
profile image
Sheldon 2015.11.13. 23:06
수보로프
위에 eceshim 님이 설명하셨듯이 생산성이 좋진 않습니다.

댓글 쓰기 권한이 없습니다. 로그인

취소 댓글 등록

신고

"님의 댓글"

이 댓글을 신고하시겠습니까?

댓글 삭제

"님의 댓글"

삭제하시겠습니까?

목록
번호 분류 제목 글쓴이 날짜 추천 조회
공지 2023년 하반기 개편 안내 (레벨 시스템 추가) 9 Mi_Dork 23.07.13.09:07 +1 3722
공지 밀리돔 후원 요청 (2023-06-23) 28 운영자 14.01.24.20:42 +13 38571

밀리돔 | milidom 의 저작물은 다음의 사이트 이용 약관 에 의거해 이용 가능합니다.
이 라이선스의 범위 이외의 이용허락은 운영진에게 문의 하시기 바랍니다.