질화 갈륨/실리콘 하이브리드 정류기 에볼루션 바카라의 작동을 보여줍니다

National Research and Development Corporation, 바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 의장] (이하 "AIST"라고 불리는)물리적 측정 표준 연구 부서[연구 부장 Fujima Ichiro] Kishigawa Ryoko의 최고 연구원, 전자기 측정 연구 그룹, Horibe Masahiro, 리서치 그룹 이사 및 Kawasaki Shigeo 교수, 우주 과학, 국립 Aerospace Exploration Agency (Jixa) (이하의 회장) (이하의 회장) (이하)질화 갈륨 (GAN)다이오드 및si하이브리드 매칭 에볼루션 바카라가있는 hysic (hy브리드SEmiconductorintegratedCircuit) 구조정류기 에볼루션 바카라마이크로파DC에 보여준 것은 이번이 처음입니다

우주선에서 안전하고 신뢰할 수있는 미션을 수행하려면 다양한 위치에 설치된 센서를 사용하여 항공기 및 장비의 상태를 지속적으로 모니터링하는 것이 필수적입니다 중량 전원 공급 장치 기술은 중량 감소 및 내구성 측면에서 유망하지만 공간을 통해 전파되는 전자 레인지를 DC 전원으로 변환하는 정류기 에볼루션 바카라가 필요합니다 정류기 에볼루션 바카라다이오드우주 광선은 외부 공간에서 약 100 ~ 1000 배 더 자주에 도달하므로 일반적으로 사용되는 Si와 같은 다이오드를 사용하는 고주파수에서 오작동 및 손상이 예측됩니다 따라서, 우주 광선에 대한 저항을 개선하기 위해, 다이오드에 광선 밴드 갭을 갖는 GAN이 사용되었다 반면에, 마이크로파는 GAN 다이오드에 효율적으로 입력된다일치 에볼루션 바카라이후 주로 유선으로, 우주 광선으로 인한 오작동의 영향은 작기 때문에 대량 생산하기 쉬운 SI 에볼루션 바카라를 사용하여 작고 가볍고 비용 효율적 일 수있는 히스틱 정류기 에볼루션 바카라를 개발했습니다 미래에 개발 된 히스 틱 정류기 에볼루션 바카라의 성능을 높이고 우주선 내에서 무선 전원 공급 장치의 실제 적용을 증가시킴으로써 미래의 우주 개발에 기여할 것으로 예상됩니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 2018 년 11 월 6 일부터 9 일까지 National Kyoto International Hall (Kyoto City, Kyoto Prefture)에서 개최 될 2018을 참조하십시오아시아 태평양 전자 레인지 컨퍼런스에서 발표됩니다 (APMC 2018)

개발 된 히스틱 정류기 에볼루션 바카라의 사진 (왼쪽) 및 도식 다이어그램 (오른쪽)

안전하고 신뢰할 수있는 미션을 수행하기 위해 가스 센서 및 진동 센서와 같은 많은 다양한 센서가 우주선 안에 설치되어 항공기 및 장비의 상태를 지속적으로 모니터링합니다 현재 전력선은 이러한 센서에 구동 전력을 공급하는 데 사용되지만 전력선의 무게와 내구성은 도전이되고 있습니다 또한 전력선이 항공기에 고정되어 우주선의 모양을 제한한다는 문제가 있습니다

전력선을 사용하지 않고 구동 전력을 전달하는 무선 전원 공급 장치 기술을 통해 우주선은 발사 중에 더 가볍고 개선 된 진동 저항성, 모양 변화의 자유를 향상시킬 수 있으며 미래의 우주 개발을 지원할 중요한 기본 기술 중 하나입니다 또한 일본이 전 세계 우주 개발을 계속 주도하려면 우주선 내에서 작동하는 무선 전원 공급 시스템을 개발해야합니다

hysic은 다중 종입니다반도체의 하이브리드이며, 한 유형의 반도체로 달성 할 수없는 함수를 달성 할 것으로 예상됩니다 따라서 AIST와 JAXA는 우주선 센서에 무선 전원 공급 장치를위한 히스틱 정류기 에볼루션 바카라를 개발하기 위해 함께 일했습니다 이 에볼루션 바카라에서, 우리는 우주 광선에 매우 강한 GAN을 사용하기로 결정했으며, 구동 센서를 위해 공간을 통해 공간을 전파하는 전자 레인지를 변환하는 다이오드, 그리고 전자 레인지를 GAN 다이오드에 효율적으로 입력하기위한 일치 에볼루션 바카라로서 작품과 가벼울 수있는 SI 매칭 에볼루션 바카라를 변환하는 다이오드로 결정했습니다 AIST를 개발할 때, 우리는 마이크로파 영역에서 GAN 다이오드의 가장 높은 정확도를 설정했습니다임피던스측정 기술의 개발은 JAXA가 소유 한 에볼루션 바카라 설계 기술과 결합되었으며, 히스 틱 정류기 에볼루션 바카라의 생산 및 작동이 시연되었습니다

이 개발은 일본 우주 시스템 개발 및 사용 프로모션 기관에 의해 JAXA Space Science Research Institute에 재조정 된 경제 경제 산업의 "태양 발전 무선 전송 및 수신의 고효율 연구 및 개발"(FY2014-FY2016)의 결과를 기반으로한다는 점에 유의하십시오

우주선에서 센서에 의해 수집 된 정보는 전자 레인지를 사용하여 무선 통신을 사용하여 제어 장치로 통합되어 사용됩니다 Advanced Technology는 이미 무선 통신을 위해 개발되었으며, 전자 레인지를 사용하는 무선 전원 공급 장치는 일부 무선 통신 에볼루션 바카라를 공유 할 수 있기 때문에 센서와의 친화력이 높은 유망한 기술입니다 (그림 1) 전자 레인지는 제어 장치의 안테나에서 공간으로 방출되고, 마이크로파는 각 센서에 부착 된 안테나로 수신되며 센서를 구동하기위한 전원으로 사용됩니다 직류가 센서에 공급되어야하므로 전자 레인지를 DC로 변환하는 정류기 에볼루션 바카라가 필요합니다 정류기 에볼루션 바카라는 전력 전송 효율에 중대한 영향을 미치기 때문에 우주선에 장착하기에 적합한 정류기 에볼루션 바카라가 필요합니다 전력 손실이 낮은 고성능 하이시스 정류기 에볼루션 바카라를 개발하려면 마이크로파 영역에서 GAN 다이오드의 임피던스 특성을 측정하고 임피던스 특성과 일치하도록 SI 매칭 에볼루션 바카라를 설계해야합니다

그림 1 : 센서 및 히스틱 정류기 에볼루션 바카라에 대한 무선 전원 공급 시스템 개요

전자 ​​레인지 영역에서 다양한 측정 방법 및전송 라인 특성 수정 기술가 있었고 최적의 조합은 알려지지 않았습니다 따라서, 우리는 GAN 다이오드의 장치 구조, 전자 레인지 영역에 적합한 측정 방법 및 전송 라인 특성을 수정하는 기술의 새로운 조합을 발견했으며, 높은 정확도로 GAN 다이오드의 임피던스 특성을 측정 할 수있었습니다 그림 2는 GAN 다이오드 측정을 위해 고유하게 설계 및 제조 된 에볼루션 바카라를 보여줍니다 측정이 수행되는 커넥터와 GAN 다이오드 사이에는 전송 라인이 있지만 전자 레인지가 전송 라인을 통해 전파 될 때 손실 및 위상 변화가 발생합니다 도 1의 오른쪽에서 변속기 라인 특성을 수정하기 위해 장치를 사용하여 변속선으로 인한 손실 및 위상 변화를 수정함으로써 2, GAN 다이오드 단독의 임피던스 특성의 정확한 측정이 가능해졌다

GAN 다이오드 단독의 정확한 임피던스 특성이 얻어져 SI 매칭 에볼루션 바카라를 설계하여 고성능 히스틱 정류기 에볼루션 바카라를 실현할 수 있습니다 GAN 다이오드의 임피던스 특성은 입력 전자 레인지의 전력에 따라 다릅니다 한편, Si 매칭 에볼루션 바카라의 임피던스 특성은 일정하며 입력 전자 레인지의 전력에 의존하지 않습니다 따라서 마이크로파가 입력되는 동안 두 가지의 임피던스 특성과 일치해야하며, SI 매칭 에볼루션 바카라가 전력 변환 효율을 극대화하기위한 설계 방법에 문제가 있습니다 이번에 개발 된 하이시 정류기 에볼루션 바카라는 100MW의 DC 전력을 얻는 것을 목표로하며, SI 매칭 에볼루션 바카라의 기본 패턴은 출력 전력이 100MW 일 때 GAN 다이오드 및 SI 매칭 에볼루션 바카라의 임피던스가 일치 상태에 있으므로 최대 전력 전환 효율을 초래할 수 있도록 설계되었습니다 또한, 시뮬레이션은 입력 전력 등이 기본 패턴을 기준으로 변경 될 때 전력 변환 효율에 미치는 영향을 분석하고 SI 매칭 에볼루션 바카라의 패턴을 개선하여 높은 변환 효율로 안정적인 정류 작업을 달성했습니다

12619_12819Bluetooth^®)에 사용되면 약 1 ~ 3 단위와 통신 할 수있는 전력을 공급할 수 있습니다

GAN/SI HYSIC 정류기 에볼루션 바카라는 우주 광선에 대한 저항력이 높을뿐만 아니라 고전압 및 고전압에서 전력 전송을 허용하여 고효율, 빠른 충전을 달성 할 수 있습니다 또한, 기판 상에 제조 된 기존 정류기 에볼루션 바카라보다 작게 만들 수 있기 때문에 우수한 공간 절약이 있습니다 이 기술의 추가 개발은 외부 공간에서 무선 전력 전송을 실현할 수 있지만, 미래에는 지상의 센서 네트워크에 전원 공급 장치와 전기 자동차를 충전하는 데 사용될 것으로 예상됩니다

그림 2 : 전송 라인 보정을위한 간 다이오드 및 장치

그림 3 입력 마이크로파 전원을위한 출력 DC 전원의 측정 결과

앞으로, 우리는 히스틱 정류기 에볼루션 바카라의 성능을 더욱 향상시키는 것을 목표로합니다 또한, 히스틱 정류기 에볼루션 바카라를 우주선으로 사용하여 무선 전원 공급 장치 시스템을 설치하기 위해 실질적인 사용을 위해 연구 개발이 수행 될 것입니다

◆ 질화염 갈륨 (GAN), 실리콘 (SI), 반도체

반도체는 도체 (낮은 전기 저항)와 절연체 (높은 전기 저항) 사이의 중간체 인 전기 저항을 갖는 재료입니다 빛, 방사선 또는 우주 광선과 같은 에너지가 반도체에 적용되는 경우, 에너지가 반도체의 대역 간격보다 큰 경우, 전류가 통과 할 수있는 상태로 바뀝니다 예를 들어, 과도한 전류가 흐르도록하여 에볼루션 바카라 오작동 또는 파괴가 발생할 수 있습니다 따라서, 넓은 밴드 갭을 갖는 질화 갈륨 (GAN)은 큰 에너지가있는 우주 광선이 도착하지 않으면 공간 반도체 재료로 적용될 것으로 예상되지 않는다 실리콘 (SI)은 가장 인기있는 반도체 중 하나이며 우수한 에볼루션 바카라 통합 기술을 확립하여 소형 및 경량 에볼루션 바카라를 제조 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 정류기 에볼루션 바카라, 다이오드, 일치 에볼루션 바카라

고주파 신호를 DC 신호로 변환하는 에볼루션 바카라를 정류기 에볼루션 바카라라고합니다 일반적으로 정류기 에볼루션 바카라는 다이오드와 일치 에볼루션 바카라로 구성됩니다 다이오드는 반도체로 만들어진 장치이며, 전압이 한 방향으로 적용될 때 전류 흐름이 있으며, 다른 방향으로 전압이 적용될 때 거의 전류 흐름이 없습니다 이 특성을 사용하여 직접 전류 전환 (정류)에 대한 고주파수를 달성 할 수 있습니다 대부분의 고주파 에볼루션 바카라의 임피던스 값은 50 Ω이지만, 다이오드의 임피던스 값은 50 Ω가 아니므로 임피던스를 일치하는 에볼루션 바카라와 일치시킴으로써 마이크로파 전력의 반사가 감소되며 높은 변환 효율을 갖는 정류기 에볼루션 바카라가 생성 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전자 레인지, DC

시간이 지남에 따라 다양한 특성을 가진 전자 신호는 고주파라고하며, 특히 300MHz에서 300GHz 사이의 주파수를 갖는 전기 신호를 전자 레인지라고합니다 반면에, 시간이 지남에 따라 특성이 변하지 않는 전기 신호를 DC라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 임피던스

임피던스는 고주파수 범위의 장치의 특성을 나타내는 물리적 수량입니다 장치는 ω입니다 에볼루션 바카라가 다른 임피던스 특성을 가진 장치에 연결되면 고주파 신호가 연결 표면에 반사되어 전력 손실이 발생합니다 손실을 최소화하기 위해서는 임피던스 일치가 두 가지의 임피던스 값과 일치해야합니다 많은 고주파 에볼루션 바카라 및 시스템은 50 Ω의 임피던스 값을 갖도록 설계 및 제작되었습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전송 라인 및 전송 라인 특성에 대한 기술 수정

고주파를 전송하는 전송 경로 (배선)를 변속기 라인이라고합니다 텔레비전 안테나 케이블, 수도관과 같은 파이프 내부를 전송하는 도파관 구조, 평평한 기판에 배열 된 코플라나 라인 및 마이크로 스트립 라인과 같은 동축 구조가 있습니다
측정 할 장치를 측정하고 측정 기기를 직접 연결할 수없는 경우이 둘을 연결하는 변속기 라인이 필요합니다 따라서 마이크로파 영역에서 측정 결과에는 측정 할 장치의 특성 및 전송 라인이 포함됩니다 따라서 측정 결과에서 전송 라인의 불필요한 특성을 제거하고 측정 할 장치의 특성 만 평가하는 보정 기술을 갖는 것이 중요합니다[참조로 돌아 가기]