KR101383918B1 - 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서 - Google Patents

마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR101383918B1
KR101383918B1 KR1020130027122A KR20130027122A KR101383918B1 KR 101383918 B1 KR101383918 B1 KR 101383918B1 KR 1020130027122 A KR1020130027122 A KR 1020130027122A KR 20130027122 A KR20130027122 A KR 20130027122A KR 101383918 B1 KR101383918 B1 KR 101383918B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cell
substrate
vacuum
membrane
legs
Prior art date
Application number
KR1020130027122A
Other languages
English (en)
Inventor
박재홍
김희연
정호
김경태
김태현
양충모
김한흥
황욱중
이귀로
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020130027122A priority Critical patent/KR101383918B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101383918B1 publication Critical patent/KR101383918B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0853—Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0219—Electrical interface; User interface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
    • G01J5/068—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by controlling parameters other than temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L21/00—Vacuum gauges
    • G01L21/10—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured
    • G01L21/14—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured using thermocouples

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로볼로미터형 진공센서와 이를 포함하는 적외선 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓은 진공도 범위에서 정확하게 진공도를 측정할 수 있는 마이크로볼로미터형 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서는 기판과, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 기판에 진공도에 따른 전기신호를 전달하는 적어도 하나의 제1셀과 적어도 하나의 제2셀을 포함한다. 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서는 저진공도에서의 감도가 좋은 제1셀과 고진공도에서의 감도가 좋은 제2셀을 함께 사용하여 넓은 범위에서 진공도를 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서{Microbolometer type wide range vaccum sensor and IR sensor including the same}
본 발명은 마이크로볼로미터형 진공센서와 이를 포함하는 적외선 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓은 진공도 범위에서 정확하게 진공도를 측정할 수 있는 마이크로볼로미터형 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서에 관한 것이다.
적외선 센서는 화재, 장치의 과열, 열을 발산하는 물체의 움직임 등을 감지하기 위해서 사용된다.
적외선 센서는 작동 원리에 따라 크게 적외선의 광양자(photon)와 물질 내의 전자의 상호작용에 의해 생기는 전기적 신호를 얻어내는 냉각형과 적외선이 물질에 흡수되어 생성되는 온도 변화를 감지하는 비냉각형으로 나눌 수 있는데, 냉각형은 주로 반도체 재료가 사용되며 노이즈가 적으며 빠른 응답 특성을 보이는 장점이 있으나 액체 질소 온도(-193℃)에서 작용한다는 단점이 있는 반면에, 비냉각형 재료들은 반도체에 비해 성능은 다소 떨어지지만 상온에서 동작한다는 장점이 있다.
비냉각형 적외선 센서는 크게 볼로미터(Bolometer), 열전쌍(Thermocouple), 초전기(Pyroelectric)형의 3가지 형태로 나눌 수 있다. 초전기 센서는 검출력은 좋지만 생산량이 제한적이고, 볼로미터와 열전쌍은 초전기형보다는 검출력이 낮지만 검출기 회로와 함께 실리콘 웨이퍼 상에 모노리틱(Monolithic)으로 제조되므로 생산성이 좋기 때문에 민수용으로 널리 개발되고 있다.
이 중에서 볼로미터형 적외선 센서는 물체에서 방사되는 적외선을 흡수하여 열에너지로 바뀔 때 그로 인한 온도상승으로 전기저항이 변화하는 것을 이용하여 적외선을 검출한다.
볼로미터형 적외선 센서의 감도는 진공도에 영향을 받기 때문에 고진공을 유치할 필요가 있다. 따라서 볼로미터형 적외선 센서는 일반적으로 진공 패키지 안에 배치된다. 볼로미터형 적외선 센서가 진공 패키지 안에 배치된 이후에는 그 내부의 진공도를 확인하기 어렵다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 미국특허 제7,385,199호에는 마이크로 볼로미터형 진공 센서를 구비한 볼로미터형 적외선 포컬 플레인 어레이(FPA, focal pane array)가 개시되어 있다.
상기 특허에서는 볼로미터 픽셀이 온도에 따른 전기신호를 출력할 수 있으며, 볼로미터 픽셀이 출력하는 전기신호는 패키지 내의 진공도에 따라서 변하는 현상을 이용하여, 볼로미터 픽셀을 진공 센서로 이용하였다. 즉, 볼로미터형 적외선 FPA의 픽셀 중에서 일부를 진공 센서로 사용하였다.
미국특허 제7,385,199호
상술한 볼로미터형 적외선 FPA에 사용된 진공 센서는 측정이 가능한 진공도의 범위가 2 mTorr ~ 2 Torr 정도로 좁다는 문제가 있었다. 또한, 낮은 전류를 볼로미터에 흘려서 레퍼런스 값을 구하는 방법으로 보정을 하는 방법을 사용하였으나 측정값이 정확하지 않다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 넓은 진공도 범위에서 정확한 측정이 가능한 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 포함하는 적외선 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서는 기판과, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 기판에 진공도에 따른 전기신호를 전달하는 적어도 하나의 제1셀과 적어도 하나의 제2셀을 포함한다.
그리고 상기 제1셀과 제2셀은, 온도의 변화에 따라서 저항이 변화하는 물질로 이루어지며, 상기 기판 위에 떠있는 멤브레인과, 상기 멤브레인과 연결되며, 상기 멤브레인에 전기 신호를 인가하고, 진공도에 따른 상기 멤브레인의 출력신호를 상기 기판에 전달하기 위한 전기적 통로를 제공하며 상기 멤브레인을 상기 기판과 열적으로 분리하도록 구성된 레그들과, 상기 레그들과 상기 기판 사이에 위치하며, 상기 레그들을 지탱하며, 상기 레그들과 상기 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성된 앵커들을 포함한다.
여기서 상기 제1셀의 멤브레인은 상기 제2셀의 멤브레인에 비해서 그 면적이 더 크며, 상기 제2셀의 레그의 열저항이 상기 제1셀의 레그의 열저항에 비해서 더 크다.
상술한 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서에 있어서, 상기 제2셀의 레그는 상기 제1셀의 레그에 비해서 그 길이가 더 긴 것이 바람직하다. 상기 제2셀의 레그는 상기 앵커와 상기 멤브레인 사이를 구불구불하게 연결하는 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 기판 위에 배치되며, 멤브레인과 앵커로 이루어진 레퍼런스 셀을 더 포함하며, 상기 레퍼런스 셀은 상기 제2셀과 제1셀의 동적 범위를 높이고, 상기 기판의 온도 변화에 따른 출력신호의 변화를 상쇄하기 위한 레퍼런스 신호를 출력하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서는 상기 제2셀 또는 제1셀에 인가되는 전압을 조절하는 진공도의 출력 게인 조절 트랜지스터와 상기 레퍼런스 셀에 인가되는 전압을 조절하는 오프셋 보상 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 레퍼런스 셀은 상기 기판과 온도가 동일하도록 구성되며, 상기 레퍼런스 셀에서 출력되는 레퍼런스 신호는 상기 기판의 온도 변화에 따라서 변화하는 것이 바람직하다.
상기 제2셀과 제1셀에 인가되는 전기신호는 펄스 전압인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 진공 패키지와, 기판과, 상기 기판 위에 배치된 볼로미터 타입 적외선 센서 셀을 포함하는 적외선 센서로서, 상기 기판 위에 배치되며, 상기 기판에 진공도에 따른 전기신호를 전달하는 적어도 하나의 제1셀과 적어도 하나의 제2셀을 더 포함하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 포함하는 적외선 센서가 제공된다.
본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서는 저진공도에서의 감도가 좋은 제1셀과 고진공도에서의 감도가 좋은 제2셀을 함께 사용하여 넓은 범위에서 진공도를 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 일부 실시예는 레퍼런스 셀을 이용하여, 액티브 셀의 동적 범위를 넓히고, 외부 환경 온도 변화에 따라 액티브 셀에서 출력되는 전류 값의 변화를 보상할 수 있어 더욱 정확한 측정이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서의 일실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1셀의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1셀의 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제2셀의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제2셀의 측면도이다.
도 6a와 도 6b는 제2셀과 제1셀의 진공도에 따른 총 열전도도를 나타낸 도표이다.
도 7은 도 1에 도시된 레퍼런스 셀의 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 레퍼런스 셀의 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서의 검출회로를 나타낸 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서의 일실시예의 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서의 일실시예는 신호검출회로가 형성된 기판(10)과, 상기 기판(10) 위에 배치되는 제1셀(20)들과 제2셀(30)들 및 레퍼런스 셀(40)들을 포함한다.
기판(10)은 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 신호검출회로가 형성된다. 신호검출회로 전체가 기판(10)의 내부에 형성될 수도 있으며, 외부에 배치된 신호검출회로와 연결된 도선만 형성될 수도 있다.
제1셀(20)들은 진공도가 비교적 낮은 구간에서 감도가 높으며, 제2셀(30)들은 진공도가 비교적 높은 구간에서 감도가 높다(도 6a과 도 6b 참조).　 기판(10)의 신호검출회로는 제1셀(20)들에서 출력된 전기신호를 이용하여 상대적으로 저진공에서의 진공도를 정확하게 측정할 수 있으며, 제2셀(30)들에서 출력된 전기신호를 이용하여 상대적으로 고진공에서의 진공도를 정확하게 측정할 수 있으므로, 1 mTorr ~ 10 Torr 정도의 넓은 범위에서 정확하게 진공도를 측정할 수 있다.
제1셀(20)들의 상부 열과 제2셀(30)들의 상부 열에는 레퍼런스 셀(40)들이 배치되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제1셀의 평면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 제1셀의 측면도이다. 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 제1셀(20)은 멤브레인(21), 레그(22) 및 앵커(23)를 포함한다.
제1셀(20)의 멤브레인(21)은 전류가 흐르면 줄열에 의해서 온도가 상승하고, 온도 상승에 따라서 저항값이 변화하는 재료로 이루어져 있다. 이때, 멤브레인(21)의 온도는 멤브레인(21)에 흐르는 전류뿐 아니라 진공도에도 영향을 받는다. 즉, 진공도가 낮으면 대류에 의한 열전달에 의해서 멤브레인(21)이 빠르게 식는다. 따라서 동일한 전류를 인가하여도 진공도가 낮으면, 멤브레인(21)의 온도가 덜 상승하고, 이에 따라서 저항값의 변화도 작다. 이러한 멤브레인(21)의 특성을 이용하여 진공도를 측정할 수 있다. 멤브레인(21)은 정사각형에 가까운 형태이며, 4개의 모서리에 레그(22)가 결합되어 있다.
레그(22)는 멤브레인(21)의 열이 전도에 의해서 기판(10)으로 전달되는 것을 최소화하기 위해서 멤브레인(21)을 기판(10)과 열적으로 분리시키는 역할을 한다. 레그(22)와 멤브레인(21)은 보통 동일한 재질로 이루어지지만 레그(22)는 길이가 길고, 폭이 좁기 때문에 열전도도가 낮다. 따라서 멤브레인(21)을 열적으로 기판(10)으로부터 격리시키는 역할을 한다. 한 쌍의 레그(22)는 멤브레인(21)에 전원을 인가하는 역할을 하며, 다른 한 쌍의 레그(22)는 멤브레인(21)의 저항 변화에 따른 전기신호를 출력하는 역할을 한다.
앵커(23)는 레그(22)와 마찬가지로 멤브레인(21)을 기판(10)으로부터 열적으로 분리시키는 역할을 한다. 앵커(23)는 멤브레인(21)을 기판(10)으로부터 떨어뜨려 멤브레인(21)과 기판(10)을 열적으로 분리한다. 앵커(23)는 레그(22)를 지지하는 역할과, 기판(10)과 레그(22)를 전기적으로 연결하는 통로를 제공하는 역할을 한다. 전기적인 통로는 일반적으로 앵커(23)의 내부에 형성된다.
제1셀(20)은 멤브레인(21)의 면적이 매우 크기 때문에 대류에 의한 온도변화에 민감하다. 따라서 상대적으로 대류에 의한 열전달이 많은 저진공 범위에서 높은 감도를 나타낼 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제2셀의 평면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 제2셀의 측면도이다.
도 4와 5에 도시된 바와 같이, 제2셀(30)도 멤브레인(31), 레그(32) 및 앵커(33)를 포함한다. 앵커(33)는 제1셀(20)의 앵커(23)가 차이가 없으므로, 설명을 생략한다.
제2셀(30)의 멤브레인(31)은 제1셀(20)의 멤브레인(21)에 비해서 면적이 작다. 고진공에서는 대류에 의한 열전달이 많지 않기 때문이다.
제2셀(30)의 레그(32)는 그 길이를 최대한 길게 하기 위해서 멤브레인(31)과 앵커(33) 사이를 구불구불하게 연결하는 형태로 구성된다. 고진공에서는 대류에 의한 열전달이 많지 않기 때문에 전도에 의한 기판(10)으로의 열전달을 최소화하여야 정확한 측정이 가능하기 때문이다.
도 6a과 도 6b는 각각 제2셀과 제1셀의 진공도에 따른 총 열전도도를 나타낸 도표이다. 도 6a와 도 6b에서 알 수 있듯이, 제2셀(30)은 고진공하에서의 감도가 제1셀(20)에 비해서 높으며, 제1셀(20)은 저진공하에서의 감도가 제2셀(30)에 비해서 높다.
도 7은 도 1에 도시된 레퍼런스 셀의 평면도이다. 도 8은 도 1에 도시된 레퍼런스 셀의 측면도이다.
도 7과 8에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 셀(40)은 레그가 없이 멤브레인(41)에 앵커(43)가 바로 결합되어 있다. 따라서 레퍼런스 셀(40)은 기판(10)과 전도에 의한 열교환이 쉽게 일어나서, 기판(10)과 거의 동일한 온도를 유지하게 된다. 그 결과, 레퍼런스 셀(40)에는 외부 환경 온도 변화에 따른 기판(10)의 온도 변화에 따른 전류의 변화를 제외하고는 거의 일정한 전류가 흐르게 된다.
레퍼런스 셀(40)은 제2셀(30)과 제1셀(20)과 같은 액티브 셀에서 출력되는 전류 성분 중에서 진공도 변화에 따른 전류 변화량만 추출하기 위해서 액티브 셀에서 출력되는 전류 성분 중에서 빼주어야 하는 고정 전류 성분을 계산하는데 사용된다. 액티브 셀에서 출력되는 전류 성분 중 고정 전류 성분을 제거하면 액티브 셀의 동적 범위(dynamic range)를 넓힐 수 있다.
또한, 레퍼런스 셀(40)은 기판(10)의 온도 변화에 따라 변화하는 전류 값을 출력하므로 외부 환경 온도 변화에 따른 기판(10)의 온도 변화에 따른 전류변화도 상쇄할 수 있다.
즉, 레퍼런스 셀(40)은 액티브 셀의 동적 범위를 넓히고, 외부 환경 온도 변화에 따라 액티브 셀에서 출력되는 전류 값의 변화를 보상하는 역할을 한다.
도 9는 본 발명에 따른 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서의 검출회로를 나타낸 회로도이다.
도 9를 참고하면, 검출회로(50)는 레퍼런스 셀(40)과 직렬로 연결된 오프셋 보상 트랜지스터(51)와 액티브 셀과 직렬로 연결된 진공도의 출력 게인 조절 트랜지스터(52)와 바이어스 인가 시간을 조절하기 위한 스위치(53)와 출력되는 전류를 전압으로 변경하기 위한 트랜스임피던스 증폭기(54)를 포함한다.
오프셋 보상 트랜지스터(51)와 진공도의 출력 게인 조절 트랜지스터(52)는 레퍼런스 셀(40)과 액티브 셀에 인가되는 전압을 각각 결정하는 CG 증폭기 트랜지스터이다.
액티브 셀에 인가된 전압이 지나치게 커지면 액티브 셀에 손상이 생길 수 있으므로 동적 범위와 임계 전압을 고려하여 적당한 바이어스가 공급되도록 진동도의 출력 게인 조절 트랜지스터(52)가 제어되어야 한다.
또한, 액티브 셀에서 외부의 열에 의한 전류 변화 성분만을 추출할 수 있을 정도로 레퍼런스 셀(40)에 적당한 전압이 인가되도록 오프셋 보상 트랜지스터(51)가 제어되어야 한다.
스위치(53)는 액티스 셀에 펄스 형태의 전압을 인가하는 역할을 한다. 액티브 셀에 일정한 전압이 오랜 시간 동안 인가될 경우 레그(22, 32)가 끊어지거나 칩에 손상이 갈 수 있기 때문에 펄스 형태의 전압을 인가하는 것이 바람직하다.
트랜스임피던스 증폭기(54)는 오프셋 보상 트랜지스터(51)와 진공도의 출력 게인 조절 트랜지스터(52) 사이에서 출력되는 전류 신호를 전압으로 바꿔주는 역할을 한다.
진공도는 제2셀 또는 제1셀에 저전압과 고전압이 순차적으로 인가하고, 저전압 입력에 따른 출력 신호와 고전압 입력에 따른 출력 신호의 차이를 통해 감지할 수 있다. 저전압을 인가함으로써 추출된 진공도에 무관한 저항값을 통해 진공도에 대한 절대값을 보정한다.
기판 위에 볼로미터 타입 적외선 센서 셀들을 배치하고, 상술한 진공 센서의 액티브 셀들과 레퍼런스 셀들을 배치하고, 진공 패키지를 하면, 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 포함하는 적외선 센서를 제조할 수 있다. 볼로미터 타입 적외선 센서 셀들과, 액티브 셀들 및 레퍼런스 셀들은 동일한 MEMS 공정을 통해서 한꺼번에 형성할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 기판 20: 제1셀
21, 31, 41: 멤브레인 22, 32: 레그
23, 33, 43: 앵커 30: 제2셀
40: 레퍼런스 셀 50: 검출회로

Claims (13)

  1. 기판과,
    상기 기판 위에 배치되며, 상기 기판에 진공도에 따른 전기신호를 전달하는 적어도 하나의 제1셀과 적어도 하나의 제2셀을 포함하며,
    상기 제1셀과 제2셀은,
    온도의 변화에 따라서 저항이 변화하는 물질로 이루어지며, 상기 기판 위에 떠있는 멤브레인과,
    상기 멤브레인과 연결되며, 상기 멤브레인에 전기 신호를 인가하고, 진공도에 따른 상기 멤브레인의 출력신호를 상기 기판에 전달하기 위한 전기적 통로를 제공하며 상기 멤브레인을 상기 기판과 열적으로 분리하도록 구성된 레그들과,
    상기 레그들과 상기 기판 사이에 위치하며, 상기 레그들을 지탱하며, 상기 레그들과 상기 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성된 앵커들을 포함하며,
    상기 제1셀의 멤브레인은 상기 제2셀의 멤브레인에 비해서 그 면적이 더 크며, 상기 제2셀의 레그의 열저항이 상기 제1셀의 레그의 열저항에 비해서 더 큰 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2셀의 레그는 상기 제1셀의 레그에 비해서 그 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2셀의 레그는 상기 앵커와 상기 멤브레인 사이를 구불구불하게 연결하는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 위에 배치되며, 멤브레인과 앵커로 이루어진 레퍼런스 셀을 더 포함하며, 상기 레퍼런스 셀은 상기 제2셀과 제1셀의 동적 범위를 높이고, 상기 기판의 온도 변화에 따른 출력신호의 변화를 상쇄하기 위한 레퍼런스 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2셀 또는 제1셀에 인가되는 전압을 조절하는 진공도의 출력 게인 조절 트랜지스터와 상기 레퍼런스 셀에 인가되는 전압을 조절하는 오프셋 보상 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  6. 제4항에 있어서, 상기 레퍼런스 셀은 상기 기판과 온도가 동일하도록 구성되며, 상기 레퍼런스 셀에서 출력되는 레퍼런스 신호는 상기 기판의 온도 변화에 따라서 변화하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2셀과 제1셀에 인가되는 전기신호는 펄스 전압인 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2셀 또는 제1셀에는 저전압과 고전압이 순차적으로 인가되며, 저전압 입력에 따른 출력 신호와 고전압 입력에 따른 출력 신호의 차이를 통해 진공도를 감지하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2셀 또는 제1셀에 저전압을 인가함으로써, 진공도에 무관한 저항값을 추출하고 이를 통해 진공도에 대한 절대값을 보정하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서.
  10. 진공 패키지와, 기판과, 상기 기판 위에 배치된 볼로미터 타입 적외선 센서 셀을 포함하는 적외선 센서에 있어서,
    상기 기판 위에 배치되며, 상기 기판에 진공도에 따른 전기신호를 전달하는 적어도 하나의 제1셀과 적어도 하나의 제2셀을 더 포함하며,
    상기 제1셀과 제2셀은,
    온도의 변화에 따라서 저항이 변화하는 물질로 이루어지며, 상기 기판 위에 떠있는 멤브레인과,
    상기 멤브레인과 연결되며, 상기 멤브레인에 전기 신호를 인가하고, 진공도에 따른 상기 멤브레인의 출력신호를 상기 기판에 전달하기 위한 전기적 통로를 제공하며 상기 멤브레인을 상기 기판과 열적으로 분리하도록 구성된 레그들과,
    상기 레그들과 상기 기판 사이에 위치하며, 상기 레그들을 지탱하며, 상기 레그들과 상기 기판 사이에 전기적 통로를 제공하도록 구성된 앵커들을 포함하며,
    상기 제1셀의 멤브레인은 상기 제2셀의 멤브레인에 비해서 그 면적이 더 크며, 상기 제2셀의 레그의 열저항이 상기 제1셀의 레그의 열저항에 비해서 더 큰 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 구비한 적외선센서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 위에 배치되며, 멤브레인과 앵커로 이루어진 레퍼런스 셀을 더 포함하며, 상기 레퍼런스 셀은 상기 제2셀과 제1셀의 동적 범위를 높이고, 상기 기판의 온도 변화에 따른 출력신호의 변화를 상쇄하기 위한 레퍼런스 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 구비한 적외선센서.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2셀 또는 제1셀에는 저전압과 고전압이 순차적으로 인가되며, 저전압 입력에 따른 출력 신호와 고전압 입력에 따른 출력 신호의 차이를 통해 진공도를 감지하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 구비한 적외선센서.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2셀 또는 제1셀에 저전압을 인가함으로써, 진공도에 무관한 저항값을 추출하고 이를 통해 진공도에 대한 절대값을 보정하는 것을 특징으로 하는 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서를 구비한 적외선센서.







KR1020130027122A 2013-03-14 2013-03-14 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서 KR101383918B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130027122A KR101383918B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130027122A KR101383918B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101383918B1 true KR101383918B1 (ko) 2014-04-08

Family

ID=50657314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130027122A KR101383918B1 (ko) 2013-03-14 2013-03-14 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101383918B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101679018B1 (ko) 2015-08-13 2016-11-25 (주)유우일렉트로닉스 진공 상태 및 저항값 편차의 테스트 회로를 구비한 판독 집적 회로 및 이를 포함하는 테스트 장치
CN114279625A (zh) * 2021-12-03 2022-04-05 北京晨晶精仪电子有限公司 真空度检测电路、真空度检测方法及真空计

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07325002A (ja) * 1993-12-23 1995-12-12 Heimann Optoelectron Gmbh 拡大された感度域を有するマイクロ真空センサ
JP2006010405A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Mitsubishi Electric Corp 赤外線センサ用真空パッケージ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07325002A (ja) * 1993-12-23 1995-12-12 Heimann Optoelectron Gmbh 拡大された感度域を有するマイクロ真空センサ
JP2006010405A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Mitsubishi Electric Corp 赤外線センサ用真空パッケージ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101679018B1 (ko) 2015-08-13 2016-11-25 (주)유우일렉트로닉스 진공 상태 및 저항값 편차의 테스트 회로를 구비한 판독 집적 회로 및 이를 포함하는 테스트 장치
CN114279625A (zh) * 2021-12-03 2022-04-05 北京晨晶精仪电子有限公司 真空度检测电路、真空度检测方法及真空计
CN114279625B (zh) * 2021-12-03 2024-05-10 北京晨晶电子有限公司 真空度检测电路、真空度检测方法及真空计

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100205384B1 (ko) 적외선 센서 및 그의 온도 보상방법
US20070069133A1 (en) Microbolometer IR Focal Plane Array (FPA) with In-Situ Micro Vacuum Sensor and Method of Fabrication
US10670466B2 (en) Polarization selective, frequency selective, and wide dynamic range detectors, imaging arrays, readout integrated circuits, and sensor systems
Lv et al. Uncooled microbolometer infrared focal plane array without substrate temperature stabilization
CN104251741B (zh) 一种自适应红外焦平面阵列读出电路
CN107727243B (zh) 非制冷红外焦平面阵列读出电路
CN104251740A (zh) 一种非制冷红外焦平面阵列的读出电路
US20160169738A1 (en) Ir sensor for ir sensing based on power control
CN104819779A (zh) 一种具有偏置热补偿功能的微测辐射热计型红外读出电路
Dem’yanenko et al. Application of uncooled microbolometer detector arrays for recording radiation of the terahertz spectral range
CN103900722B (zh) 非制冷红外焦平面阵列读出电路
Saraf et al. CMOS-SOI-MEMS uncooled infrared security sensor with integrated readout
KR101383918B1 (ko) 마이크로볼로미터형 장범위 진공센서 및 이를 포함하는 적외선 센서
US8581199B2 (en) Solid state imaging device
KR101442811B1 (ko) 온도변화에 따른 출력 변화를 완화시킨 볼로미터형 적외선 센서
KR20150101713A (ko) 적외선 검출기
JP7250115B2 (ja) ピクセルごとの暗基準ボロメータ
Chen et al. A versatile CMOS readout integrated circuit for microbolometric infrared focal plane arrays
CN217214722U (zh) 热成像传感器、传感器以及热成像设备
Fieque et al. 320x240 uncooled microbolometer 2D array for radiometric and process control applications
US20110226953A1 (en) Solid-state imaging element
CN114975755A (zh) 一种用于非分光红外气体传感器的红外探测器
KR100395617B1 (ko) 써모파일 센서의 온도보상장치
Corcos et al. Modeling and optimization method for thermal THz sensing with MOS transistors
KR200282421Y1 (ko) 써모파일 센서의 온도보상장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee