KR101578374B1 - Thermopile sensor module - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판 상의 써모파일 센서 어레이; 및 상기 써모파일 센서 어레이의 자체 온도를 측정하기 위하여 상기 써모파일 센서 어레이 주변의 상기 기판 상에 배치되는 제 1 저항체와 제 2 저항체;를 포함하고, 상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체는 소정의 동일한 온도 구간에서 온도에 따라 서로 다른 기울기의 선형적인 저항변화 특성을 갖고, 전기적으로 서로 직렬 연결된, 써모파일 센서 모듈을 제공할 수 있다.The present invention relates to a substrate; A thermopile sensor array on said substrate; And a first resistor and a second resistor disposed on the substrate around the thermopile sensor array for measuring a temperature of the thermopile sensor array, It is possible to provide a thermopile sensor module having a linear resistance change characteristic with different slopes according to the temperature in the same temperature range and electrically connected to each other in series.

Description

써모파일 센서 모듈{Thermopile sensor module}[0001] Thermopile sensor module [0002]

본 발명은 써모파일 센서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 써모파일 센서 또는 써모파일 센서 어레이 기판 모듈의 온도측정에 관한 것이다.The present invention relates to a thermopile sensor, and more particularly to a temperature measurement of a thermopile sensor or a thermopile sensor array substrate module.

특정 물체를 감지하여 소정의 신호로서 동작을 유발하는 각종 전자장비에도 사용되고 있는 적외선 센서로는 광기전력 효과(photovoltaic effedt)나 광전도 효과(photoconductive effect)를 이용한 양자형(photonic type)센서와 볼로미터(bolometer), 초전 센서(pyroelectric sensor), 써모파일 센서(thermopile sensor)와 같은 열형(thermal type)센서가 있다. 써모파일 센서는 자가발열 문제가 없어서 대상물에 대한 정밀한 온도 측정을 위해서 사용되고 있다.Infrared sensors that are used in various electronic apparatuses that sense a specific object and cause an operation as a predetermined signal include a photonic type sensor using a photovoltaic effect or a photoconductive effect, a thermal type sensor such as a bolometer, a pyroelectric sensor, and a thermopile sensor. The thermopile sensor has no self heating problem and is used for precise temperature measurement of the object.

이러한 써모파일 센서는 자신에 대한 대상물의 상대 온도를 측정하거나, 이를 이용하여 열영상을 구현하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 이러한 써모파일 센서에 있어서, 자체 온도를 정밀하게 측정할 필요가 있다. Such a thermopile sensor can be used to measure the relative temperature of an object with respect to itself or to implement a thermal image using it. Therefore, in such a thermopile sensor, it is necessary to accurately measure its own temperature.

써모파일 센서 자체의 온도 측정은 보통 별도의 써미스터를 구비하여, 써미스터에 일정한 전류를 흘려주어 발생하는 전압을 측정하는 방식을 사용하는데, 별도의 써미스터를 사용하는 방법은 package의 크기를 증가시키고, 써미스터에서 발생하는 발열에 의하여 센서의 온도가 상승하여 물체의 온도 측정의 정밀도가 떨어질 수 있으며, 별도의 써미스터를 사용하여야 하므로 가격을 상승시키는 요인으로 작용한다.The temperature of the thermopile sensor itself is usually measured by measuring the voltage generated by supplying a constant current to the thermistor by using a separate thermistor. The method of using a separate thermistor increases the size of the package, The temperature of the sensor may rise due to the heat generated in the sensor, which may degrade the accuracy of measurement of the temperature of the object, and a separate thermistor must be used.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 센서의 온도 측정을 쉽게 하여 온도 측정 시간을 짧게 함으로써, 발열을 최소화 하고, 별도의 써미스터 등을 사용하지 않아서 시스템 구성을 간단하게 할 수 있는 써모파일 센서 모듈을 제공하는데 목적을 두고 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a temperature sensor which can easily measure the temperature of the sensor, shorten the temperature measurement time, minimize the heat generation, The present invention relates to a thermopile sensor module. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 써모파일 센서 어레이; 및 상기 써모파일 센서 어레이의 자체 온도를 측정하기 위하여 상기 써모파일 센서 어레이 주변의 상기 기판 상에 배치되는 제 1 저항체와 제 2 저항체;를 포함하고, 상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체는 소정의 동일한 온도 구간에서 온도에 따라 서로 다른 기울기의 선형적인 저항변화 특성을 갖고, 전기적으로 서로 직렬 연결된, 써모파일 센서 모듈을 제공할 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a substrate; A thermopile sensor array on said substrate; And a first resistor and a second resistor disposed on the substrate around the thermopile sensor array for measuring a temperature of the thermopile sensor array, It is possible to provide a thermopile sensor module having a linear resistance change characteristic with different slopes according to the temperature in the same temperature range and electrically connected to each other in series.

상기 제 1 저항체의 일단과 상기 제 2 저항체의 일단이 서로 맞닿아 있을 수 있다.One end of the first resistor and one end of the second resistor may be in contact with each other.

상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체는 그 온도계수가 둘 중 하나는 양의 계수이고, 다른 하나는 음의 계수인 것을 포함할 수 있다.The first resistor and the second resistor may include one in which one of the two temperature coefficients is a positive coefficient and the other is a negative coefficient.

상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체는 서로 다른 재질을 가질 수 있다. 나아가, 상기 제 1 저항체는 백금(Pt), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 저항체는 실리콘(Si), 비스무스 텔룰라이드(BixTey) 및 안티몬 텔룰라이드(SnxTey) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The first resistor and the second resistor may have different materials. The first resistor may include at least one of platinum (Pt), aluminum (Al), and nickel (Ni), and the second resistor may include at least one of silicon (Si), bismuth telluride (Bi x Te y ) And antimony telluride (Sn x Te y ).

상기 써모파일 센서 모듈은 서로 직렬 연결된 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체와 전기적으로 병렬로 연결되도록 서로 직렬 연결된 한 쌍의 제 3 저항체를 더 포함할 수 있다.The thermopile sensor module may further include a first resistor connected in series with each other and a pair of third resistors connected in series with each other to be electrically connected in parallel with the second resistor.

상기 써모파일 센서 모듈은 상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체의 접점 및 상기 한 쌍의 제 3 저항체의 접점에 연결되어 출력 신호를 증폭하는 앰프를 더 포함할 수 있으며, 상기 써모파일 센서 어레이, 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체는 상기 기판 상에 원칩화 된 구조를 가질 수 있다.The thermopile sensor module may further include an amplifier connected to the contacts of the first resistor and the second resistor and the contacts of the pair of third resistors to amplify an output signal, The first resistor and the second resistor may have a one-chip structure on the substrate.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2개의 저항체를 사용함으로써 저항값 신호의 증폭이 쉽고, 빠르게 온도 측정이 가능하며, 저항체의 발열을 줄일 수 있어, 구조가 간단한 써모파일 센서 및 써모파일 센서 모듈의 온도측정 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, by using two resistors, it is possible to easily amplify the resistance value signal, to measure the temperature quickly, to reduce the heat generation of the resistor, A temperature measurement method of the thermopile sensor module can be provided. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈을 구성하는 저항체의 온도-저항 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈을 개략적으로 도시하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈의 온도측정 방법을 도해하는 공정 순서도이다.1 is a view schematically showing a thermopile sensor module according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing temperature-resistance characteristics of a resistor constituting a thermopile sensor module according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram schematically showing a thermopile sensor module according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of measuring a temperature of a thermopile sensor module according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈(10)을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈(10)을 구성하는 저항체의 온도-저항 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a view schematically showing a thermopile sensor module 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a temperature of a resistor constituting the thermopile sensor module 10 according to an embodiment of the present invention. - graph showing resistance characteristics.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 써모파일 센서 모듈(10)의 구조를 나타낸 것으로, 기판(11) 상에 써모파일 센서 어레이(12)와, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)를 구성할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a structure of a thermopile sensor module 10 according to an embodiment of the present invention includes a thermopile sensor array 12, a first resistor 13, And the second resistor (14).

써모파일 센서 어레이(12)는 복수의 써모파일 센서들이 어레이로 배치된 구조를 지칭할 수 있다. 써모파일 센서는 적외선 센서의 일종으로서 대상물에서 방사되는 적외선양을 정적으로 그리고 동적으로 감지할 수 있고, 자가 발열 문제가 없이 미세한 온도 측정이 가능하여 대상물의 온도를 세밀하게 모니터링 하는 데 이용될 수 있다.The thermopile sensor array 12 may refer to a structure in which a plurality of thermopile sensors are arranged in an array. The thermopile sensor is a kind of infrared sensor which can detect the amount of infrared rays emitted from the object statically and dynamically and can be used for finely monitoring the temperature of the object by enabling fine temperature measurement without self heating problem .

이러한 써모파일 센서 어레이(12)는 기존의 반도체 공정으로 제조가 가능하며, 다른 적외선 센서에 비해서 냉각이 필요 없고 저가임에도 높은 정확도와 신뢰성을 가질 수 있다.Such a thermopile sensor array 12 can be manufactured by a conventional semiconductor process, and it can have high accuracy and reliability as compared with other infrared sensors without cooling and low cost.

이러한 써모파일 센서 어레이(12) 내 각 써모파일 센서는 두 가지 서로 다른 물질을 한쪽은 접점(junction)을 만들고, 한쪽은 떼어놓은(open) 구조로 형성하여, 이 접점 부분과 개방된 부분에 온도차가 생기면 이 온도차의 크기에 비례하여 기전력(thermoelectric power)이 발생하는 제벡효과(seebeck effect)를 이용함으로써 온도를 감지할 수 있다. 이러한 써모파일 센서 어레이(12)의 경우 적외선 복사에너지가 입력되었을 때에 나타나는 기전력은 저온부와 고온부의 온도차에 비례하여 상대적으로 나타나게 되며, 이는 입력에너지를 얼마만큼 효율적으로 흡수하여 사용하느냐에 달려있다.Each thermopile sensor in the thermopile sensor array 12 has two different materials, one of which forms a junction and the other of which has an open structure. The temperature can be sensed by using a seebeck effect in which a thermoelectric power is generated in proportion to the magnitude of the temperature difference. In the case of the thermopile sensor array 12, the electromotive force that appears when the infrared radiation energy is input is relatively proportional to the temperature difference between the low temperature portion and the high temperature portion, and this depends on how much the input energy is efficiently absorbed and used.

이러한, 상기 써모파일 센서 어레이(12)는, 되도록 많은 양의 에너지를 흡수해야 하며 일단 흡수된 에너지를 빼앗기지 않도록 설계하는 것이 중요하고, 센서의 감도를 향상시키는 부분과 마찬가지로 열영상장비 및 야간투시경 등과 같은 분야에 상기 써모파일이 적용되기 위해서는 높은 출력감도 이외에 빠른 응답특성이 중요할 수 있다.The thermopile sensor array 12 must absorb as much energy as possible and it is important to design the sensor so as not to lose the energy once absorbed. As with the portion for improving the sensitivity of the sensor, In order to apply the thermopile to the same field, fast response characteristics other than high output sensitivity may be important.

이를 위하여 적외선을 흡수하는 흑체의 역할이 상대적으로 중요할 수 있고, 이러한 흑체는 매우 검은색을 띄고, 동시에 불투명한 표면 재질(반사율)이어야 한다. 여기에 부가적으로 물질의 열전도율을 조절할 수 있는 물질의 첨가로 조절이 가능할 수 있다. 여기서, 써모파일 센서 어레이(12)에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.For this purpose, the role of the black body absorbing infrared rays may be relatively important, and such black bodies should be very blackish and at the same time opaque surface materials (reflectance). It may additionally be possible to control by the addition of a substance capable of controlling the thermal conductivity of the material. Here, the specific structure and technology of the thermopile sensor array 12 are already well known, and a detailed description thereof will be omitted.

제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)는 소정의 동일한 온도 구간에서 온도에 따라 선형적인 저항변화 특성을 각각 가질 수 있다. 제 1 저항체(13)의 일단과 제 2 저항체(14)의 일단이 서로 맞닿아 있는 구조를 가질 수 있으며, 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다.The first resistor 13 and the second resistor 14 may have a linear resistance change characteristic according to temperature at a predetermined same temperature interval. One end of the first resistor 13 and one end of the second resistor 14 are in contact with each other and can be electrically connected in series.

이 실시예의 변형된 예에 따르면, 써모파일 센서 모듈(10)에서, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)는 서로 교차하는 구조를 가질 수 있다. 이 구조는 써모파일 센서 모듈(10)을 제조할 때, 써모파일 센서 어레이(12)의 위치에 따라 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 형성이 어려운 경우, 제조가 용이하도록 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 위치가 기판의 중앙 또는 한 쪽 모서리 끝으로 변경 될 수 있고, 그에 따라 각 저항체가 서로 교차할 수 있다.According to a modified example of this embodiment, in the thermopile sensor module 10, the first resistor 13 and the second resistor 14 may have a structure in which they intersect with each other. In this structure, when the first resistor 13 and the second resistor 14 are difficult to be formed depending on the position of the thermopile sensor array 12 when the thermopile sensor module 10 is manufactured, The positions of the first resistor 13 and the second resistor 14 can be changed to the center or one edge of the substrate so that the resistors can cross each other.

이 때, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)는 각각의 저항체의 재료의 종류에 따라 서로 다른 온도계수를 갖고, 적어도 둘 중 하나는 양의 온도계수를 가질 수 있으며, 다른 하나는 음의 온도계수를 가질 수 있다. 여기에서, 각 저항체의 재료에 따라 온도계수는 서로 다르며, 온도계수는 온도의 변화에 따른 저항값의 변화를 뜻한다.At this time, the first resistor 13 and the second resistor 14 have different temperature coefficients depending on the kinds of materials of the respective resistors, at least one of them may have a positive temperature coefficient, and the other one It can have negative temperature coefficient. Here, the temperature coefficient varies depending on the material of each resistor, and the temperature coefficient means a change in resistance value with a change in temperature.

이 실시예에서, 써모파일 센서 어레이(12), 제 1 저항체(13) 및 제 2 저항체(14)는 기판(11) 상에서 원칩화되어 제공될 수 있다. 따라서, 써모파일 센서 모듈(10)은 슬림하게 경제적으로 제조될 수 있다.In this embodiment, the thermopile sensor array 12, the first resistor 13, and the second resistor 14 may be provided in a one-chip form on the substrate 11. Therefore, the thermopile sensor module 10 can be manufactured slimly and economically.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 온도-저항 특성을 나타내는 그래프로써, 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 저항값을 나타내고, 온도에 따라 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)가 선형적인 저항변화 특성을 나타내고 있다. 제 1 저항체(13)의 온도계수는 α, 제 2 저항체(14)의 온도계수는 β가 될 수 있고, 온도 계수의 차이가 서로 클수록 저항 비교를 쉽게 할 수 있고, 이에 따른, 온도 측정을 더 쉽게 할 수 있다.Referring to FIG. 2, in a graph illustrating the temperature-resistance characteristics of the first resistor 13 and the second resistor 14 in an embodiment of the present invention, the horizontal axis indicates temperature, the vertical axis indicates a resistance value, The first resistor 13 and the second resistor 14 exhibit a linear resistance change characteristic. The temperature coefficient of the first resistor 13 can be? And the temperature coefficient of the second resistor 14 can be?, And the larger the difference between the temperature coefficients is, the more easily the resistance comparison can be made, It is easy to do.

제 1 저항체(13)는 백금(Pt), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)과 같은 금속재료들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 제 2 저항체(14)는 실리콘(Si), 비스무스 텔룰라이드(BixTey) 및 안티몬 텔룰라이드(SnxTey)와 같은 반도체 재료들 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 재질은 서로 뒤바뀔 수도 있다.The first resistor 13 may include at least one of metal materials such as platinum (Pt), aluminum (Al), and nickel (Ni), and the second resistor 14 may include at least one of silicon (Si), bismuth And semiconductor materials such as rid (Bi x Te y ) and antimony telluride (Sn x Te y ). Here, the materials of the first resistor 13 and the second resistor 14 may be reversed.

예를 들어, 임의의 온도(T0)에서 저항값이 각각 R0로 동일한 저항값을 갖는 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 저항값 차이는 0 이 되고, 제 1 저항체(13)과 제 2 저항체(14)의 온도계수가 각각 α, β를 갖을 때, 어느 일정 전압이 기판(11)에 인가된다고 하면, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14) 각각 발열하게 되고, 각각의 저항체의 발열에 따라, 제 1 저항체(13)의 저항값은 R', 제 2 저항체(14)의 저항값은 R"으로 변하게 되고, 저항값의 변화(R'- R")가 발생하게 되고, 온도(t)를 측정할 수 있다.For example, the difference in resistance value between the first resistor 13 and the second resistor 14, which have the same resistance value as R 0 at an arbitrary temperature (T 0 ), becomes 0, and the first resistor When a certain voltage is applied to the substrate 11 when the temperature coefficients of the first resistor 13 and the second resistor 14 are respectively α and β, the first resistor 13 and the second resistor 14 emit heat , The resistance value of the first resistor 13 is changed to R ', the resistance value of the second resistor 14 is changed to R', and the change (R'-R ') of the resistance value becomes , And the temperature (t) can be measured.

이 때, 측정된 온도(t)는 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 온도이고, 구하고자 하는 써모파일 센서 모듈(10)의 온도에 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 온도가 영향을 거의 미치지 않는다고 가정하면, 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 온도를 알 수 있으면, 하기의 수학식 1에 의해 써모파일 센서 모듈(10)의 온도 연산이 가능하다. 만약, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 온도가 써모파일 센서 모듈(10)의 온도와 동일하다면, 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 저항변화에 따른 온도만으로 써모파일 센서 모듈(10)의 온도를 알 수 있다.At this time, the measured temperature t is the temperature of the first resistor 13 and the second resistor 14, and the temperature of the thermopile sensor module 10 to be obtained is the first resistor 13, If the temperature of the first resistor 13 and the second resistor 14 can be known by assuming that the temperature of the thermopile sensor module 14 hardly influences the temperature of the thermopile sensor module 10, Operation is possible. If the temperatures of the first resistor 13 and the second resistor 14 are equal to the temperature of the thermopile sensor module 10, the temperature of the first resistor 13 and the second resistor 14 The temperature of the thermopile sensor module 10 can be known.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014017039391-pat00001
Figure 112014017039391-pat00001

(여기에서, t는 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 발열된 후의 온도, T0는 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 저항이 같을 때의 온도로 보통의 경우 약 300K(실온) 정도이며, T는 써모파일 센서 모듈(10)의 온도로 약 -50K~50K 정도임)(Where t is the temperature after the first resistor 13 and the second resistor 14 are generated and T 0 is the temperature when the resistances of the first resistor 13 and the second resistor 14 are the same) T is about -50K to about 50K as the temperature of the thermopile sensor module 10)

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈(10)을 개략적으로 도시하는 회로도이다.3 is a circuit diagram schematically showing a thermopile sensor module 10 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)는 전기적으로 직렬 연결된 구조를 갖고, 이러한 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 직렬 연결 구조는 서로 직렬 연결된 한 쌍의 제 3 저항체(15)와 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.3, the first resistor 13 and the second resistor 14 are electrically connected in series, and the series connection structure of the first resistor 13 and the second resistor 14 is connected in series to each other And may be electrically connected in parallel with the pair of third resistors 15.

상술한 회로를 일반적으로 휘트스톤 브릿지 구조(wheatston bridge structure)라 할 수 있고, 약 1Ω~10MΩ까지의 저항을 ±0.01%의 오차 범위 내에서 측정할 수 있다. 이 때, 써모파일 센서 모듈(10)의 외부에 전압이 인가되고, 저항에 의해 전압 강하가 발생하여 나오는 출력 전압의 신호를 증폭할 수 있는 앰프(16)를 더 포함할 수 있다. 앰프(16)는 제 1 저항체(13)와 상기 제 2 저항체(14)의 접점 및 한 쌍의 제 3 저항체(15)의 접점에 연결될 수 있다.The above-described circuit can be generally referred to as a wheatstone bridge structure, and a resistance of about 1? To 10 M? Can be measured within an error range of ± 0.01%. The apparatus may further include an amplifier 16 capable of amplifying a signal of an output voltage generated when a voltage is applied to the outside of the thermopile sensor module 10 and a voltage drop occurs due to the resistance. The amplifier 16 can be connected to the contacts of the first resistor 13 and the second resistor 14 and the contacts of the pair of third resistors 15. [

또한, 외부에서 가해지는 전압이 V라 하고, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)에 걸리는 전압이 Vp, 제 3 저항체(15)에 걸리는 전압이 Vn이라 하면, 출력전압은 V0라 할 수 있다.When the voltage applied to the first resistor 13 and the second resistor 14 is V p and the voltage applied to the third resistor 15 is V n , V 0 .

Vp는 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)에 걸리는 전압을 뜻하므로, 하기의 수학식 2에 의해 연산될 수 있다.V p represents the voltage applied to the first resistor 13 and the second resistor 14, and can be calculated by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112014017039391-pat00002
Figure 112014017039391-pat00002

Vn은 제 3 저항체(15)에 걸리는 전압을 뜻하므로, 하기의 수학식 3에 의해 연산될 수 있다.V n denotes a voltage applied to the third resistor 15, and can be calculated by the following equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112014017039391-pat00003
Figure 112014017039391-pat00003

V0는 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 전압강하에 따른 출력전압을 의미하고, 하기의 수학식 4에 의해 연산될 수 있다.V 0 denotes an output voltage according to the voltage drop of the first resistor 13 and the second resistor 14, and can be calculated by the following equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112014017039391-pat00004
Figure 112014017039391-pat00004

상기 수학식 4에 수학식 2와 수학식 3을 대입하고, 하기의 수학식 5가 될 수 있다.Equation (2) and Equation (3) are substituted into Equation (4), and the following Equation (5) can be obtained.

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112014017039391-pat00005
Figure 112014017039391-pat00005

상기 수학식 5에 각각의 R 값을 대입하면, 수학식 6이 될 수 있다.Substituting each R value into Equation (5), Equation (6) can be obtained.

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112014017039391-pat00006
Figure 112014017039391-pat00006

보통의 금속 및 반도체의 경우, 상온에서α+β<<1 이므로 이에 따라, 수학식6은 최종적으로 수학식 7로 근사 될 수 있다.In the case of ordinary metals and semiconductors, since α + β << 1 at room temperature, Equation (6) can be finally approximated by Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) &quot;

Figure 112014017039391-pat00007
Figure 112014017039391-pat00007

상기 수학식 7에서, 출력전압(V0), 제 1 저항체(13)의 온도계수(α), 제 2 저항체(14)의 온도계수(β), 인가전압(V) 값을 모두 알 수 있으므로, 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 온도(t)를 연산할 수 있다.The output voltage V 0 , the temperature coefficient α of the first resistor 13, the temperature coefficient β of the second resistor 14, and the applied voltage V can be known from Equation (7) The temperature (t) of the first resistor 13, and the second resistor 14 can be calculated.

여기서, 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 온도(t)를 알면 상기 수학식 1에 대입하여, 구하고자 하는 써모파일 센서 모듈(10)의 온도(T)를 연산할 수 있다.If the temperature t of the first resistor 13 and the second resistor 14 is known, the temperature T of the thermopile sensor module 10 to be obtained can be calculated by substituting the equation (1) into the equation (1) .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈의 온도측정 방법을 도해하는 공정 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of measuring a temperature of a thermopile sensor module according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 써모파일 센서 모듈(10)의 온도를 측정하는 단계는 임의의 온도(T0)에서 저항값이 같은 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)가 구비된 써모파일 센서 모듈(10)의 외부에서 전압을 인가하는 단계(S100), 인가된 전압에 의해, 써모파일 센서 어레이(12)를 포함한 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)가 발열되는 단계(S200), 제 1 저항체(13), 제 2 저항체(14)의 발열에 의해, 제 1 저항체(13)와 제 2 저항체(14)의 저항값이 변하는 단계(S300) 및 저항값의 변화량에 따른 써모파일 센서 모듈(10) 온도를 측정하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the step of measuring the temperature of the thermopile sensor module 10 according to another embodiment of the present invention includes a step of measuring a temperature of the first resistor 13 and the second resistor 13 having the same resistance value at a certain temperature (T 0 ) (13) including the thermopile sensor array (12) and the second resistor (13) including the thermopile sensor array (12) by applying an external voltage to the thermopile sensor module (10) (S300) in which the resistance value of the first resistor 13 and the resistance value of the second resistor 14 are changed by the heat generation of the first resistor 13 and the second resistor 14 (S200) And measuring a temperature of the thermopile sensor module 10 according to a change amount of the resistance value (S400).

상술한 바와 같이, 저항체 자체의 발열로 인해, 써모파일 센서 모듈(10)의 온도 측정 시 별도의 써미스터를 설치해야 하지만, 본 발명은, 저항체 2개를 적용시켜, 별도의 보정 없이 써모파일 센서 모듈(10)의 온도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 빠르게 써모파일 센서 모듈(10)의 온도를 측정함에 따라, 저항체의 발열이 심하지 않아 써모파일 센서의 온도 정밀도가 높아지며, 별도의 써미스터를 추가적으로 구성할 필요가 없어 가격이 낮아지고, 써모파일 센서 모듈(10)의 부피가 작아지며, 그에 따른 제조비용의 단가를 낮출 수 있다. As described above, due to the heat generated by the resistor itself, a separate thermistor needs to be provided when measuring the temperature of the thermopile sensor module 10. However, the present invention can be applied to two thermopile sensors, The temperature of the substrate 10 can be measured. Accordingly, the temperature of the thermopile sensor module 10 is rapidly measured, so that the temperature of the thermopile sensor is increased and the temperature accuracy of the thermopile sensor is increased. Therefore, it is not necessary to further construct a separate thermistor, The volume of the sensor module 10 is reduced and the cost of the manufacturing cost can be reduced.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 써모파일 센서 모듈 11 : 기판
12 : 써모파일 센서 어레이 13 : 제 1 저항체
14 : 제 2 저항체 15 : 제 3 저항체
16 : 앰프10: Thermopile sensor module 11: Substrate
12: Thermopile sensor array 13: First resistor
14: second resistor 15: third resistor
16: Amplifier

Claims (8)

기판;
상기 기판 상의 써모파일 센서 어레이; 및
상기 써모파일 센서 어레이의 자체 온도를 측정하기 위하여 상기 써모파일 센서 어레이 주변의 상기 기판 상에 배치되는 제 1 저항체와 제 2 저항체;를 포함하고,
상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체는 소정의 동일한 온도 구간에서 온도에 따라 서로 다른 기울기의 선형적인 저항변화 특성을 갖고, 전기적으로 서로 직렬 연결되고,
상기 제 1 저항체의 일단과 상기 제 2 저항체의 일단이 서로 맞닿아 있고,
상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체는 그 온도계수가 둘 중 하나는 양의 계수이고, 다른 하나는 음의 계수인 것을 포함하고,
상기 써모파일 센서 어레이의 자체 온도는, 출력전압, 상기 제1 저항체의 온도 계수, 상기 제2 저항체의 온도 계수, 인가전압을 이용하여 상기 제1 저항체의 온도 및 상기 제2 저항체의 온도를 산출한 후에, 상기 제1 저항체의 온도 및 상기 제2 저항체의 온도와 상기 제1 저항체와 상기 제2 저항체의 저항이 같을 때의 온도를 이용하여 산출되는, 써모파일 센서 모듈.Board;
A thermopile sensor array on said substrate; And
And a first resistor and a second resistor disposed on the substrate around the thermopile sensor array for measuring the temperature of the thermopile sensor array,
Wherein the first resistor and the second resistor have linear resistance change characteristics with different slopes depending on temperature at a predetermined same temperature interval and are electrically connected to each other in series,
Wherein one end of the first resistor and one end of the second resistor are in contact with each other,
Wherein the first resistor and the second resistor each have a positive temperature coefficient and a negative coefficient,
Wherein the temperature of the thermopile sensor array is calculated by calculating the temperature of the first resistor and the temperature of the second resistor using an output voltage, a temperature coefficient of the first resistor, a temperature coefficient of the second resistor, Is calculated using the temperature of the first resistor, the temperature of the second resistor, and the temperature when the resistances of the first resistor and the second resistor are equal to each other. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체는 서로 다른 온도 계수를 갖도록 서로 다른 재질을 갖는, 써모파일 센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the first resistor and the second resistor have different materials so as to have different temperature coefficients. 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 저항체는 백금(Pt), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 제 2 저항체는 실리콘(Si), 비스무스 텔룰라이드(BixTey) 및 안티몬 텔룰라이드(SnxTey) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 써모파일 센서 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the first resistor includes at least one of platinum (Pt), aluminum (Al), and nickel (Ni)
Wherein the second resistor comprises at least one of silicon (Si), bismuth telluride (Bi x Te y ), and antimony telluride (Sn x Te y ). 제 1 항에 있어서,
서로 직렬 연결된 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체와 전기적으로 병렬로 연결되도록 서로 직렬 연결된 한 쌍의 제 3 저항체를 더 포함하는, 써모파일 센서 모듈.The method according to claim 1,
And a pair of third resistors connected in series to each other to be electrically connected in parallel with the first resistor and the second resistor in series with each other. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 저항체와 상기 제 2 저항체의 접점 및 상기 한 쌍의 제 3 저항체의 접점에 연결되어 출력 신호를 증폭하는 앰프를 더 포함하는, 써모파일 센서 모듈.The method according to claim 6,
Further comprising an amplifier connected to the contacts of the first resistor and the second resistor and the contacts of the pair of third resistors to amplify an output signal. 제 1 항에 있어서,
상기 써모파일 센서 어레이, 상기 제 1 저항체 및 상기 제 2 저항체는 상기 기판 상에 원칩화 된, 써모파일 센서 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the thermopile sensor array, the first resistor, and the second resistor are one-chip on the substrate.
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