KR101983848B1 - Oscillating circuit based on 2-terminal unit device and measuring method of temperature and pressure using the oscillating circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도 및 압력 각각에 의한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출하여 발진 주파수 및 진폭의 변화를 통해 온도 및 압력을 동시에 측정할 수 있도록 하는 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an oscillation circuit based on a two-terminal unit element and a temperature and pressure measuring method using the oscillation circuit. More particularly, the present invention relates to a temperature and pressure measuring method using oscillation frequency and oscillation amplitude, Terminal unit-based oscillation circuit and a temperature and pressure measurement method using the oscillation circuit.
최근까지 외부 인가 전압에 의해 저항의 변화가 발생하는 절연체에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 특히, 절연체에서 금속으로의 급격한 전이가 발생하는 금속-절연체 전이(metal-insulator transition: MIT) 물질에 관하여도 최근 그 원인의 규명이 실험적으로 이루어지고 있다(김현탁 외, New Journal of Physics, vol. 6, p52, 2004). 상기 MIT 물질은 기판에 형성된 후 전극을 형성하여 2 단자나 3 단자의 소자로 제작될 수 있으며, 이렇게 제작된 MIT 소자는 여러 가지 전자 소자로서의 응용성을 가진다. 예컨대, MIT 물질을 전계효과 트랜지스터(field effect transistor)로 활용할 수 있다는 특허가 보고되기도 하였다(US 6624463 B2, 미국 등록 특허, 2003년 9월 23일, 김현탁 외). Until recently, researches have been actively conducted on insulators in which resistance changes due to externally applied voltages. Particularly, the metal-insulator transition (MIT) material in which an abrupt transition occurs from an insulator to a metal has recently been experimentally investigated (Kim, Hyun-Tak et al., New Journal of Physics, vol. 6, p52, 2004). The MIT material may be fabricated as a 2-terminal or 3-terminal device by forming an electrode on a substrate, and the MIT device thus fabricated has applicability as various electronic devices. For example, a patent has been reported that an MIT material can be used as a field effect transistor (US Pat. No. 6,624,463 B2, U.S.Application, Sep. 23, 2003, Kim Hyun-Tak et al.).
MIT 소자는 MIT 소자에 인가되는 전압이 특정 전압(이하, MIT 발생 전압) 이상이 되면 불연속적으로 급격히 전류가 증가하거나 급격히 저항이 감소하는 특성을 보이며, 절연체 상태에서 금속 상태로 전이가 일어나는 특성을 갖는다. When the voltage applied to the MIT device exceeds the specific voltage (hereinafter referred to as the MIT generated voltage), the MIT device exhibits a characteristic in which the current abruptly increases rapidly or the resistance rapidly decreases and the transition from the insulator state to the metal state occurs .
바나듐 산화물(vanadium oxide)은 대표적인 강상관계 물질 (strongly correlated material)로서 기본적으로 온도에 따라 비저항(resistivity)이 변하는 특성을 가지고 있으며, 특히, 바나듐 이산화물(vanadium dioxide)(이하, VO2)의 경우에는 비저항의 전이(transition) 폭이 매우 크고 340 K 근처에서 비저항의 변화가 급격히 일어나는 것으로 잘 알려져 있다. 이러한 VO2는 전계(electric field)에 의해서도 비저항의 스위칭 즉, 높은 저항 상태(high resistance state)에서 낮은 저항 상태(low resistance state)로의 상전이(phase transition)가 유도된다고 보고되고 있으며, 이러한 전계 유도 상전이에 대해서 현재까지 국내외적으로 수많은 연구가 수행되어 오고 있다.Vanadium oxide is a strongly correlated material and has a characteristic of changing resistivity depending on temperature. Particularly, in the case of vanadium dioxide (hereinafter referred to as VO 2 ), vanadium oxide It is well known that the transition width of the resistivity is very large and the change in resistivity rapidly occurs near 340 K. It has been reported that the VO 2 induces a phase transition from a high resistance state to a low resistance state by switching the resistivity by an electric field, Many researches have been carried out domestically and internationally.
VO2는 전계 유도 상전이 시 부성미분저항(negative differential resistance : NDR)의 특성을 나타내며, 이러한 부성미분저항 특성은 기본적인 집중 회로 요소(lumped circuit element) 즉, 저항, 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor)들과 결합시켜 간단한 구조로 전자 발진을 쉽게 생성시킬 수 있기 때문에, 새로운 물성을 지닌 강상관계 산화물들과 함께 최근 들어 큰 주목을 받고 있다.VO 2 shows the characteristics of negative differential resistance (NDR) at the time of the electric field induced phase transition. The negative differential resistance characteristic is a basic lumped circuit element, ie, a resistor, a capacitor, an inductor, Have recently attracted a great deal of attention, together with strong physical properties of oxides with new properties, since they can easily generate electron oscillation with a simple structure.
NDR 특성을 갖는 물질을 이용한 간단한 구조의 전자 발진 현상은 1975년 Haradome 연구팀이 벌크(bulk) 형 VO2 결정에서 상온 발진 현상을 관측하고, 1987년 Tanaka 연구팀이 극저온 상태의 페로브스카이트(perovskite) 물질인 K0.3MoO3에서 발진 현상의 관측을 보고하면서부터 트랜지스터나 인덕터 등의 전자 소자를 사용하지 않고 직렬 저항만을 이용하는 간단한 구조로도 발진기를 구현할 수 있는 기술로서 주목을 받기 시작하였다.The simple structure of the electron oscillation phenomenon using the material having the NDR characteristic was observed by the Haradome research team in 1975 at room temperature oscillation in the bulk type VO 2 crystal, and in 1987 Tanaka and colleagues found that the cryogenic perovskite, From the observation of oscillation phenomena in K 0.3 MoO 3 , a simple structure using only series resistors without using electronic devices such as transistors and inductors has started to attract attention as a technique capable of realizing an oscillator.
이러한 NDR 특성을 갖는 소자가 적용된 발진 회로에서 NDR 소자에 인가되는 온도를 증가시킬 경우 발진 주파수가 선형적으로 증가한다는 연구 결과가 2010년에 보고되었으며(IEEE Electron Device Letters, vol. 31, pp.1314-1316, 2010), 또한 그 연구 결과에서는 별도로 언급되지 않았지만 온도를 증가시킬 경우 발진 진폭이 선형적으로 감소하는 추세를 보였다. 그러나, 현재까지 NDR 소자에 인가되는 외부 압력의 변화에 대해 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화가 선형적으로 변화한다는 보고는 이루어지지 않았다. In the case of increasing the temperature applied to the NDR device in the oscillation circuit using the device having the NDR characteristic, the oscillation frequency is linearly increased, which was reported in 2010 (IEEE Electron Device Letters, vol. 31, pp. 1314 -1316, 2010). Also, although not mentioned separately in the study results, the oscillation amplitude showed a linear decrease when the temperature was increased. However, there has been no report that the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude linearly changes with the change of the external pressure applied to the NDR device.
따라서, 외부 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화에 대해 살펴보고, NDR 특성을 갖는 2단자 단위 소자가 적용된 발진 회로에서 전계 유도 발진을 이용하여 외부 온도 및 압력의 동시 측정 가능 여부에 대해 연구할 필요가 있다.Therefore, we study the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to the external pressure and investigate the possibility of simultaneous measurement of the external temperature and pressure using the field induced oscillation in the oscillation circuit using the two terminal unit element having the NDR characteristic There is a need.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, NDR 특성을 갖는 2단자 단위 소자가 적용된 발진 회로에서 전계 유도 발진을 이용하여 외부 온도 및 압력을 동시에 측정할 수 있도록 하는 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems and it is an object of the present invention to provide an oscillation circuit using a two-terminal unit device having an NDR characteristic, An oscillation circuit based on a unit element, and a method for measuring temperature and pressure using the oscillation circuit.
또한, 본 발명은 온도 및 압력 각각에 의한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출하여 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 통해 온도 및 압력을 동시에 측정할 수 있도록 하는 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a two-terminal unit-based oscillation circuit capable of simultaneously measuring the change sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude by the temperature and the pressure and measuring the temperature and the pressure simultaneously by changing the oscillation frequency and the oscillation amplitude And a method of measuring temperature and pressure using the oscillation circuit.
또한, 본 발명은 발진 주파수의 변화량 및 발진 진폭의 변화량을 이용하여 소자에 인가된 온도 및 압력의 변화량을 동시에 측정할 수 있도록 함으로써, 촉각 센서와 온도 센서를 별도로 구비할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있도록 하는 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로 및 그 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법을 제공함에 있다.Further, according to the present invention, it is not necessary to separately provide a tactile sensor and a temperature sensor by simultaneously measuring the amount of change in the temperature and the pressure applied to the element by using the variation amount of the oscillation frequency and the variation amount of the oscillation amplitude, Terminal unit-based oscillation circuit and a temperature and pressure measurement method using the oscillation circuit.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로는, 전계 유도 상전이 시 부성 미분 저항(negative differential resistance : NDR) 특성을 갖는 물질 기반의 2단자 단위 소자; 상기 2단자 단위 소자에 직렬로 연결된 저항 소자; 및 상기 2단자 단위 소자에 전압 또는 전류를 인가하는 전원;을 포함하며, 상기 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력은 상기 2단자 단위 소자에 인가되는 온도 및 압력에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출하여 이용함으로써 산출된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a two-terminal unit-based oscillation circuit comprising: a material-based two-terminal unit device having a negative differential resistance (NDR) characteristic during an electric field induced phase transition; A resistor element connected in series to the two-terminal unit element; And a power source for applying a voltage or a current to the two-terminal unit element, wherein a temperature and a pressure applied to the two-terminal unit element are different from each other in terms of an oscillation frequency and an oscillation amplitude And the change sensitivity is calculated and used.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2단자 단위 소자 기반의 발진 회로를 이용한 온도 및 압력 측정 방법은, 전압 발진을 생성하는 단계; 상기 2단자 단위 소자에 인가되는 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 각각 산출하는 단계; 및 상기 2단자 단위 소자에 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화량을 측정하면, 상기 산출된 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 이용하여 상기 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력의 변화량을 산출하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring temperature and pressure using an oscillation circuit based on a two terminal unit device, the method comprising: generating a voltage oscillation; Calculating a sensitivity of a change in the oscillation frequency and the oscillation amplitude to the temperature and the pressure applied to the two-terminal unit element, respectively; Terminal unit and the variation of the oscillation frequency and the oscillation amplitude are measured in the two-terminal unit device, the sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude to the calculated temperature and pressure, .
본 발명에 의하면, NDR 특성을 갖는 2단자 단위 소자가 적용된 발진 회로에서 전계 유도 발진을 이용하여 외부 온도 및 압력을 동시에 측정할 수 있다.According to the present invention, it is possible to simultaneously measure an external temperature and a pressure using an electric field induced oscillation in an oscillation circuit to which a two-terminal unit element having an NDR characteristic is applied.
또한, 본 발명에 의하면, 온도 및 압력 각각에 의한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출하여 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 통해 온도 및 압력을 동시에 측정할 수 있다.In addition, according to the present invention, temperature and pressure can be measured at the same time by varying the oscillation frequency and the oscillation amplitude by calculating the sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude depending on the temperature and the pressure, respectively.
또한, 본 발명에 의하면, 발진 주파수의 변화량 및 발진 진폭의 변화량을 이용하여 소자에 인가된 온도 및 압력의 변화량을 동시에 측정할 수 있도록 함으로써, 촉각 센서와 온도 센서를 별도로 구비할 필요가 없어 비용을 절감할 수 있다.Further, according to the present invention, it is not necessary to separately provide the tactile sensor and the temperature sensor by measuring the change amount of the temperature and the pressure applied to the element by using the variation amount of the oscillation frequency and the variation amount of the oscillation amplitude, Can be saved.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 외부 온도 변화에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 외부 압력 변화에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 온도 및 압력을 동시에 측정하는 방법을 나타내는 순서도.1 shows an oscillating circuit according to an embodiment of the present invention,
2 is a graph showing changes in oscillation frequency and oscillation amplitude with respect to a change in external temperature in an oscillation circuit according to an embodiment of the present invention,
3 is a graph showing changes in oscillation frequency and oscillation amplitude with respect to a change in external pressure in an oscillation circuit according to an embodiment of the present invention,
4 is a flow chart illustrating a method for simultaneously measuring temperature and pressure in an oscillating circuit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기증을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Hereinafter, the terms are defined in consideration of donation in the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. Only. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
한편, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.On the other hand, in the entire specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not always the case that it is "directly connected", but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
종래에는 인가되는 압력 및 온도를 측정하기 위해 촉각 센서 및 온도 센서를 각각 구비하였으며, 그 촉각 센서 및 온도 센서를 이용하여 압력 및 온도를 각각 측정하였다. Conventionally, a tactile sensor and a temperature sensor are respectively provided to measure the applied pressure and temperature, and pressure and temperature are measured using the tactile sensor and temperature sensor, respectively.
본 발명은 NDR 특성을 갖는 2단자 단위 소자에 인가되는 온도 및 압력에 따라 선형적으로 변화하는 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 분석하여 온도 및 압력 각각에 의한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 산출함으로써, 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 통해 온도 및 압력의 변화량을 산출한다.The present invention analyzes changes in oscillation frequency and oscillation amplitude linearly varying with the temperature and pressure applied to a two-terminal unit device having NDR characteristics, and calculates the sensitivity of change in oscillation frequency and oscillation amplitude by temperature and pressure, respectively Thereby calculating a change amount of the temperature and the pressure through the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude.
즉, 본 발명은 NDR 특성을 갖는 2단자 단위 소자가 적용된 발진 회로에서 전계 유도 발진을 이용하여 외부 온도 및 압력을 동시에 측정한다.That is, the present invention simultaneously measures an external temperature and a pressure using an electric field induced oscillation in an oscillation circuit to which a two-terminal unit device having an NDR characteristic is applied.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전계 유도 발진을 이용한 온도 및 압력 동시 측정 방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for simultaneously measuring temperature and pressure using an electric field induced oscillation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a view schematically showing a structure of an oscillation circuit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 발진 회로(100)는 NDR 특성 물질 기반의 2단자 단위 소자(110), 2단자 단위 소자(110)에 직렬로 연결된 저항 소자(130) 및 전압 또는 전류를 인가하는 전원(150)을 포함한다. 1, the
이러한 발진 회로(100)를 이용하여 전압 발진을 생성한 뒤, 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 온도 및 압력을 각각 변화시키면서 저항 양단에서 측정되는 발진 전압의 변화를 확인할 수 있다.After generating the voltage oscillation using the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 외부 온도 변화에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 나타내는 도면으로, 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 온도를 변화시키면서 저항 양단에서 측정되는 발진 전압의 변화를 도시한 것이다.FIG. 2 is a graph showing changes in oscillation frequency and oscillation amplitude with respect to an external temperature change in an oscillation circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, Lt; / RTI >
도 2를 참조하면, 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 온도가 증가할수록 발진 주파수는 점점 증가하고, 발진 진폭은 점점 감소하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, as the temperature applied to the two-
이러한 발진 주파수 및 발진 진폭의 온도에 대한 변화는 매우 선형적이므로, 각각의 온도에 대한 변화 민감도는 상수로 표현 가능하다.Since the variation of the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to temperature is very linear, the change sensitivity for each temperature can be expressed by a constant.
따라서, 온도 변화 T에 대한 발진 주파수 f 및 발진 진폭 Vm의 변화 민감도 Sft 및 Sat는 각각 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the change sensitivities S ft and S at of the oscillation frequency f and the oscillation amplitude V m with respect to the temperature change T can be expressed by the following
<수학식 1>&Quot; (1) "
Sft = 
Sat = 
이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 외부 압력 변화에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화를 나타내는 도면으로, 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 압력을 변화시키면서 저항 양단에서 측정되는 발진 전압의 변화를 도시한 것이다.FIG. 3 is a graph showing changes in the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to external pressure changes in the oscillation circuit according to the embodiment of the present invention. The oscillation frequency and the oscillation amplitude are measured at both ends of the resistor while varying the pressure applied to the two- The change of the oscillation voltage is shown.
도 3을 참조하면, 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 압력이 증가할수록 발진 주파수는 점점 증가하고, 발진 진폭은 점점 감소하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, as the pressure applied to the two-
이러한 발진 주파수 및 발진 진폭의 온도에 대한 변화는 매우 선형적이므로, 각각의 온도에 대한 변화 민감도는 상수로 표현 가능하다.Since the variation of the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to temperature is very linear, the change sensitivity for each temperature can be expressed by a constant.
따라서, 압력 변화 P에 대한 발진 주파수 f 및 발진 진폭 Vm의 변화 민감도 Sfp 및 Sap는 각각 하기 <수학식 2>와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the change sensitivities S fp and S ap of the oscillation frequency f and the oscillation amplitude V m with respect to the pressure change P can be expressed by the following Equation (2), respectively.
<수학식 2>&Quot; (2) "
Sfp = 
Sap = 
즉, <수학식 1> 및 <수학식 2>에 의해 산출된 민감도 Sft, Sfp, Sat, Sap를 이용하면 하기 <수학식 3>과 같은 행렬 관계식을 나타낼 수 있다.That is, using the sensitivities S ft , S fp , S at , and S ap calculated by Equations (1) and (2), a matrix relational expression as shown in Equation (3) can be obtained.
<수학식 3>&Quot; (3) "
즉, 온도 및 압력 각각에 의한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출한 상태에서, 이후 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 발진 주파수 및 발진 진폭 변화량을 측정함으로써 온도 및 압력을 동시에 산출할 수 있는 것이다.That is, the temperature and the pressure are simultaneously calculated by measuring the oscillation frequency and the oscillation amplitude variation amount applied to the two-
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발진 회로에서 온도 및 압력을 동시에 측정하는 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a method of simultaneously measuring temperature and pressure in an oscillation circuit according to an embodiment of the present invention.
먼저, 2단자 단위 소자(110)와 저항 소자(130)를 직렬로 연결한 뒤, 전원(150)을 이용하여 전압 발진을 생성한다(S401).First, a two
이 2단자 단위 소자(110)에 인가되는 온도 및 압력을 변화시키면서 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 각각 산출한다(S403).The sensibility of the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to temperature and pressure is calculated while varying the temperature and pressure applied to the two-terminal unit device 110 (S403).
이후, 2단자 단위 소자 기반 발진 회로에서 발생되는 발진 파형의 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화량을 측정한 뒤(S405), 상기 S403 단계에서 산출된 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 이용하여 상기 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력의 변화량을 산출한다(S407).Thereafter, the oscillation frequency and the variation amount of the oscillation amplitude of the oscillation waveform generated in the two-terminal unit element based oscillation circuit are measured (S405), and the sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude to the temperature and pressure calculated in the step S403 Terminal unit element to calculate the amount of change in temperature and pressure applied to the two-terminal unit element (S407).
즉, 본 발명에 따라 온도 및 압력을 동시에 측정하기 위해서는 해당 2단자 단위 소자가 적용된 발진 회로에서 온도 및 압력의 변화에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도 각각을 미리 산출해야 한다. 이후 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화량이 측정되면, 앞서 산출한 변화 민감도를 이용하여 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력을 동시에 산출하도록 하는 것이다.That is, in order to simultaneously measure the temperature and the pressure according to the present invention, the sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the change of the temperature and the pressure must be calculated in advance in the oscillation circuit to which the two- When the change amount of the oscillation frequency and the oscillation amplitude is measured, the temperature and pressure applied to the two-terminal unit element are calculated at the same time using the calculated change sensitivity.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is not intended to limit the scope. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
100: 발진 회로 110: 2단자 단위 소자
130: 저항 소자 150: 전원100: oscillation circuit 110: two-terminal unit element
130: Resistor element 150: Power source
Claims (6)
전계 유도 상전이 시 부성 미분 저항(negative differential resistance : NDR) 특성을 갖는 물질 기반의 2단자 단위 소자;
상기 2단자 단위 소자에 직렬로 연결된 저항 소자; 및
상기 2단자 단위 소자에 전압 또는 전류를 인가하는 전원;을 포함하며,
상기 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력은 상기 2단자 단위 소자에 인가되는 온도 및 압력에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 기산출하여 이용함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 발진 회로.
In an oscillation circuit based on a two-terminal unit element,
A two - terminal unit device based on a material having a negative differential resistance (NDR) characteristic in an electric field induced phase transition;
A resistor element connected in series to the two-terminal unit element; And
And a power source for applying a voltage or a current to the two-terminal unit element,
Wherein the temperature and the pressure applied to the two-terminal unit element are calculated by calcu- lating the sensitivity of the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the temperature and the pressure applied to the two-terminal unit element.
상기 온도에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도는,
하기 <수학식 4>에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 발진 회로.
<수학식 4>
Sft =
Sat =
여기서, T는 온도, f는 발진 주파수, Vm는 발진 진폭을 나타냄.
The method according to claim 1,
The sensitivity of the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the temperature,
Is calculated by the following equation (4). &Quot; (4) "
&Quot; (4) "
S ft =
S at =
Here, T is the temperature, f is oscillation frequency, V m represents the oscillation amplitude.
상기 압력에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도는,
하기 <수학식 5>에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 발진 회로.
<수학식 5>
Sfp =
Sap =
여기서, P는 압력, f는 발진 주파수, Vm는 발진 진폭을 나타냄.
The method according to claim 1,
The change sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the above-
Is calculated by the following equation (5). &Quot; (5) "
Equation (5)
S fp =
S ap =
Here, P is the pressure, f is oscillation frequency, V m represents the oscillation amplitude.
전압 발진을 생성하는 단계;
상기 2단자 단위 소자에 인가되는 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 각각 산출하는 단계; 및
상기 2단자 단위 소자에 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화량을 측정하면, 상기 산출된 온도 및 압력에 대한 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도를 이용하여 상기 2단자 단위 소자에 인가된 온도 및 압력의 변화량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 및 압력 측정 방법.
A temperature and pressure measurement method using an oscillation circuit based on a two-terminal unit element,
Generating a voltage oscillation;
Calculating a sensitivity of a change in the oscillation frequency and the oscillation amplitude to the temperature and the pressure applied to the two-terminal unit element, respectively; And
Terminal unit element is measured by using the change sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude with respect to the calculated temperature and pressure to determine the change amount of the temperature and the pressure applied to the two- And calculating the temperature and pressure.
상기 온도에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도는,
하기 <수학식 6>에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 온도 및 압력 측정 방법.
<수학식 6>
Sft =
Sat =
여기서, T는 온도, f는 발진 주파수, Vm는 발진 진폭을 나타냄.
5. The method of claim 4,
The sensitivity of the change of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the temperature,
Is calculated by the following equation (6). &Quot; (6) "
&Quot; (6) "
S ft =
S at =
Where T is the temperature, f is the oscillation frequency, and Vm is the oscillation amplitude.
상기 압력에 따른 발진 주파수 및 발진 진폭의 변화 민감도는,
하기 <수학식 7>에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 온도 및 압력 측정 방법.
<수학식 7>
Sfp =
Sap =
여기서, P는 압력, f는 발진 주파수, Vm는 발진 진폭을 나타냄.5. The method of claim 4,
The change sensitivity of the oscillation frequency and the oscillation amplitude according to the above-
Is calculated by the following equation (7). &Quot; (7) "
&Quot; (7) "
S fp =
S ap =
Where P is the pressure, f is the oscillation frequency, and Vm is the oscillation amplitude.
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|---|---|---|---|---|
| JP2006526279A (en) * | 2003-05-31 | 2006-11-16 | ハーン−マイトネル−インスチツート ベルリン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Parametrized semiconductor composite structure with integrated doping channel and method for manufacturing and use thereof |
| US20130099872A1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-04-25 | Matthew D. Pickett | Chaotic oscillator-based random number generation |
-
2017
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