KR102659226B1 - Microphone including field effect transistor - Google Patents
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Abstract
마이크로폰이 개시된다. 마이크로폰은, 음파에 응답하여 상기 음파와 대응하는 출력 전류를 출력하도록 구성되는 음향 센서, 음향 센서의 출력 전류를 처리하여 전기적인 형태의 음성 신호를 생성하도록 구성되는 제어 회로 및 음성 신호를 외부로 출력하도록 구성되는 출력 인터페이스를 포함하고, 음향 센서는 음파의 음압에 따라 변화하는 출력 전류를 출력하는 전계효과 트랜지스터를 포함한다.The microphone starts. The microphone includes an acoustic sensor configured to respond to sound waves and output an output current corresponding to the sound wave, a control circuit configured to process the output current of the acoustic sensor to generate an audio signal in electrical form, and output the audio signal to the outside. It includes an output interface configured to do so, and the acoustic sensor includes a field effect transistor that outputs an output current that changes depending on the sound pressure of the sound wave.
Description
본 발명의 실시 예들은 마이크로폰에 관한 것으로, 특히, 전계효과 트랜지스터(filed effect transistor (FET))를 포함하는 마이크로폰에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to microphones, and in particular, to microphones including a field effect transistor (FET).
마이크로폰은 음성과 같은 소리를 전기적인 음성 신호로 변환하는 장치이다. 여러 형태의 마이크로폰이 출시되어 있는데, 최근에는, MEMS(micro electro mechanical system) 기반의 마이크로폰이 널리 사용되고 있다.A microphone is a device that converts sounds, such as speech, into electrical voice signals. There are various types of microphones on the market, and recently, microphones based on MEMS (micro electro mechanical system) have been widely used.
MEMS 마이크로폰은 크게 압저항(piezoresistive) 방식, 압전(piezoelectric) 방식 및 정전용량(capacitor) 방식이 있다. 압저항 방식은 가해지는 압력에 따라 저항이 바뀌는 소자를 이용하는 방식이고, 압전 방식은 가해지는 압력에 따라 전압이 발생하는 소자를 이용하는 방식이며, 정전용량 방식은 압력에 따라 정전용량이 바뀌는 현상을 이용하는 방식이다.MEMS microphones are largely divided into piezoresistive, piezoelectric, and capacitive types. The piezoresistive method uses an element whose resistance changes depending on the applied pressure, the piezoelectric method uses an element that generates voltage according to the applied pressure, and the capacitive method uses the phenomenon of capacitance changing depending on the pressure. It's a method.
최근 정전용량 방식이 여러 모바일 기기에 사용되고 있으나, 정전용량을 가지는 커패시터 구조를 구현하여야 하므로 제조 과정이 복잡한 문제점이 있다.Recently, the capacitance method has been used in many mobile devices, but the manufacturing process is complicated because a capacitor structure with capacitance must be implemented.
특히, 압전 방식의 경우 활용할 수 있는 소재가 제한적이며, 신호 대 잡음비가 낮은 문제점이 있고, 압저항 방식의 경우 제조 공정 난이도도 높지 않고 신호 대 잡음비도 우수하지만, 일반적으로 고저항체에 흐르는 미세 전류를 감지하므로, 이러한 미세 전류를 검출하기 위한 추가적인 검출 회로(예컨대, 휘트스톤 브리지 회로 등)가 요구된다는 문제점이 있다.In particular, in the case of the piezoelectric method, there are problems with the materials that can be used being limited and the signal-to-noise ratio being low. In the case of the piezoresistive method, the difficulty of the manufacturing process is not high and the signal-to-noise ratio is excellent, but in general, the micro current flowing through a high-resistance material is used. There is a problem in that an additional detection circuit (eg, a Wheatstone bridge circuit, etc.) is required to detect this minute current.
[과제번호] UR210033[Assignment number] UR210033
[부처명] 기획재정부[Name of Ministry] Ministry of Strategy and Finance
[과제관리(전문)기관명] 한국생산기술연구원[Project management (professional) organization name] Korea Institute of Industrial Technology
[연구사업명] 연구개발적립금사업[Research Project Name] Research and Development Reserve Project
[연구과제명] [수요기반내부-Track1] MEMS 마이크로폰 고도화를 위한 에너지 변환 기법 연구[Research project name] [Demand-based internal-Track1] Research on energy conversion techniques for upgrading MEMS microphones
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 전계효과 트랜지스터의 압저항 특성을 활용하는 마이크로폰을 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention made to solve the problems of the prior art described above, and has the purpose of providing a microphone that utilizes the piezoresistive characteristics of a field effect transistor.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따른 마이크로폰은, 음파에 응답하여 상기 음파와 대응하는 출력 전류를 출력하도록 구성되는 음향 센서, 음향 센서의 출력 전류를 처리하여 전기적인 형태의 음성 신호를 생성하도록 구성되는 제어 회로 및 음성 신호를 외부로 출력하도록 구성되는 출력 인터페이스를 포함하고, 음향 센서는 음파의 음압에 따라 변화하는 출력 전류를 출력하는 전계효과 트랜지스터를 포함한다.A microphone according to embodiments of the present invention for achieving the above object is an acoustic sensor configured to output an output current corresponding to the sound wave in response to a sound wave, and processes the output current of the acoustic sensor to produce a voice signal in electrical form. It includes a control circuit configured to generate and an output interface configured to output a voice signal to the outside, and the acoustic sensor includes a field effect transistor that outputs an output current that changes depending on the sound pressure of the sound wave.
본 발명의 실시 예들에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함하는 마이크로폰은 압저항 방식의 마이크로폰으로서, 정전용량 방식의 마이크로폰 보다 제조 과정이 간단하며, 압전 방식의 마이크로폰 보다 우수한 신호 대 잡음비를 갖는 효과가 있다.The microphone including a field effect transistor according to embodiments of the present invention is a piezoresistive microphone, has a simpler manufacturing process than a capacitive microphone, and has a superior signal-to-noise ratio than a piezoelectric microphone.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함하는 마이크로폰은 압저항 방식의 마이크로폰으로서, 종래의 고저항제를 이용하는 압저항 방식의 마이크로폰에 비해 신호 검출이 용이하므로, 별도의 검출 회로 없이도 높은 감도 및 우수한 신호 대 잡음 비를 갖는 효과가 있다.In addition, the microphone including a field effect transistor according to embodiments of the present invention is a piezoresistive microphone, and is easier to detect signals than a piezoresistive microphone using a conventional high-resistance material, so it has high sensitivity even without a separate detection circuit. and has the effect of having an excellent signal-to-noise ratio.
이상의 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 마이크로폰을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함하는 음향 센서를 나타낸다.
도 4는 음파가 존재하지 않을 때의 음향 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 음파이 존재할 때의 음향 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서를 평면도를 개념적으로 나타낸다.1 shows a microphone according to embodiments of the present invention.
Figure 2 shows an acoustic sensor according to embodiments of the present invention.
Figure 3 shows an acoustic sensor including a field effect transistor according to embodiments of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the acoustic sensor when sound waves do not exist.
Figure 5 is a diagram for explaining the operation of the acoustic sensor when sound waves exist.
Figure 6 conceptually shows a plan view of an acoustic sensor according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In describing this embodiment, the same names and the same symbols are used for the same components, and additional description accordingly will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 마이크로폰을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 마이크로폰(10)은 음향 센서(100), 메모리(200), 제어 회로(300) 및 출력 인터페이스(400)를 포함한다.1 shows a microphone according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 1, the
음향 센서(100)는 음파의 물리적인 에너지(즉, 파동 에너지)를 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 실시 예들에 따라, 음향 센서(100)는 전계효과 트랜지스터(field effect transistor (FET))를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 마이크로폰(10)은, 전계효과 트랜지스터의 압저항성을 이용하여 음파를 전기적인 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The
메모리(200)는 마이크로폰(10)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(200)는 비휘발성 메모리 및 휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
메모리(200)는 음향 센서(100)의 출력과 음파에 의한 압력(즉, 음압) 사이의 상관 관계와 연관된 변환 정보를 저장할 수 있다.The
제어 회로(300)는 마이크로폰(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.The
실시 예들에 따라, 제어 회로(300)는 음향 센서(100)의 작동을 제어하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로는, 음향 센서(100)에 포함된 전계효과 트랜지스터로 게이트 전압을 인가하고, 상기 게이트 전압의 크기를 조절할 수 있다.Depending on embodiments, the
또한, 실시 예들에 따라, 제어 회로(300)는 음향 센서(100)로부터 출력된 출력 신호를 처리하여 음성 신호를 생성하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로는 음향 센서(100)의 출력 신호에 대한 증폭 및/또는 필터링을 행하여, 음성 신호를 생성할 수 있다. Additionally, depending on embodiments, the
출력 인터페이스(400)는 음성 신호를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 인터페이스(400)는 무선 통신 방식 또는 유선 통신 방식에 따라, 음성 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력 인터페이스(400)는 무선 통신을 지원하는 무선 통신 집적 회로 또는 유선 통신을 지원하는 유선 통신 포트(port)를 포함할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 음향 센서(100)는 베이스 기판(110) 및 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)를 포함할 수 있다.Figure 2 shows an acoustic sensor according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 2, the
베이스 기판(110)은 음향 센서(100)의 전체적인 구조를 지지할 수 있다. 실시 예들에 따라, 베이스 기판(110)은 반도체 물질을 포함하는 기판일 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(110)은 실리콘(Si)를 포함하는 반도체 기판일 수 있다.The
베이스 기판(110)은 음파가 유입되도록 구성되는 요홈부(111)를 포함할 수 있다. 요홈부(111)는 베이스 기판(110) 하부에 형성될 수 있다. 요홈부(111)가 형성된 위치의 베이스 기판(110)의 두께는, 요홈부(111)가 형성되지 않은 위치의 베이스 기판(110)의 두께보다 얇을 수 있다. 이에 따라, 요홈부(111)로 유입된 음파는 베이스 기판(110)에 보다 강한 응력(또는 압력)을 가할 수 있다.The
전계효과 트랜지스터(120A, 120B)는 베이스 기판(110)에 배치될 수 있다. 실시 예들에 따라, 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)는 복수일 수 있고, 복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)는 요홈부(111)를 중심으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)는 요홈부(111)를 중심으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.The
본 발명의 실시 예들에 따르면, 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)의 압저항성을 이용하여, 음파의 물리적 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 음파에 대응하는 전기 신호를 출력할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by using the piezoresistance of the field effect transistors (120A, 120B), the physical energy of the sound wave can be converted into electrical energy, and an electric signal corresponding to the sound wave can be output.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 전계효과 트랜지스터를 포함하는 음향 센서를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 음향 센서(100)는 베이스 기판(110), 전계효과 트랜지스터(120), 반도체층(130) 및 유전체층(140)을 포함할 수 있다.Figure 3 shows an acoustic sensor including a field effect transistor according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 3, the
도 3에 도시된 전계효과 트랜지스터(120)는 도 2를 참조하여 설명된 전계효과 트랜지스터(120A, 120B)를 대표적으로 나타낸다.The
전계효과 트랜지스터(120)는 베이스 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 전계효과 트랜지스터(120)는 요홈부(111)를 통해 유입되는 음파의 음압에 따라 출력 신호를 생성할 수 있다. 전계효과 트랜지스터(120)에 의해 생성된 출력 신호는 제어 회로(300)로 전달될 수 있다.The
반도체층(130)은 베이스 기판(110) 상에 적층될 수 있다. 실시 예들에 따라, 반도체층(130)은 p타입 반도체로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 따라, 반도체층(130)은 실리콘 기판일 수 있다.The
도 3에서는 베이스 기판(110)과 반도체층(130)을 분리하여 도시하였으나, 실시 예들에 따라, 베이스 기판(110)과 반도체층(130)은 일체로 형성되어 하나의 실리콘 기판을 형성할 수도 있다.In FIG. 3, the
유전체층(140)은 반도체층(130)에 적층될 수 있다. 실시 예들에 따라, 유전체층(140)은 유전체를 포함하는 층으로서, 산화물 층일 수 있다.The
실시 예들에 따라, 전계효과 트랜지스터(120)는 드레인 영역(121), 소스 영역(122), 채널 영역(123), 드레인 전극(124), 게이트 전극(125) 및 소스 전극(126)을 포함할 수 있다.Depending on embodiments, the
드레인 영역(121), 소스 영역(122) 및 채널 영역(123)은 베이스 기판(110) 상에 적층된 반도체층(130)에 형성될 수 있다.The
실시 예들에 따라, 전계효과 트랜지스터(120)는 n타입 트랜지스터일 수 있고, 드레인 영역(121)과 소스 영역(122)은 n타입 반도체로 구성되고, 베이스 기판(110)은 p타입 반도체로 구성될 수 있다.Depending on the embodiment, the
채널 영역(123)은 드레인 영역(121)과 소스 영역(123) 사이에 형성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 게이트 전극(125)에 문턱 전압 이상의 게이트 전압이 인가되면, 드레인 영역(121)으로부터 소스 영역(123)으로 채널 영역(123)을 통해 전류가 흐르게 된다. The
채널 영역(123)에 흐르는 전류의 양은 게이트 전극(125)에 인가되는 전압에 비례할 수 있고, 이에 따라, 채널 영역(123)은 저항(resistor)처럼 이해될 수 있다. The amount of current flowing in the
한편, 채널 영역(123)의 전기 특성은 전자 이동도(electron mobility)에 의해 정해질 수 있다. 즉, 동일한 전압(예, 게이트-소스 전압)이 가해지더라도, 채널 영역(123)의 전자 이동도가 높을 수록, 더 많은 전류가 흐를 수 있다.Meanwhile, the electrical characteristics of the
한편, 채널 영역(123)의 전자 이동도는 채널 영역(123)에 가해지는 압력(또는 응력)에 따라 달라질 수 있다. 즉, 채널 영역(123)은 압저항 특성을 가진다. 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서(100)는 전계효과 트랜지스터(120)의 채널 영역(123)의 압저항 특성을 이용하여, 음파의 음압을 전기적인 신호로 변환할 수 있다.Meanwhile, the electron mobility of the
이하, 편의상 본 명세서에서는 트랜지스터(120)의 채널 영역(123)의 저항이 응력에 반비례하는 것을 가정하고 설명하나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, for convenience, this specification will assume that the resistance of the
음향 센서(100)의 감도를 높이기 위해서는, 채널 영역(123)의 위치가 음향 센서(100)에 가해지는 음압(즉, 음압에 의한 응력)이 상대적으로 크게 작용하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. In order to increase the sensitivity of the
실시 예들에 따라, 채널 영역(123)은 베이스 기판(110)에 형성된 요홈부(111)와 수직 방향에서 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 드레인 영역(121)은 요홈부(111)와 중첩되지 않도록 배치되고, 소스 영역(122)은 요홈부(111)와 중첩되도록 배치될 수 있다. Depending on embodiments, the
실시 예들에 따라, 채널 영역(123)은 베이스 기판(110)에 형성된 요홈부(111)의 경계 영역(111a)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 드레인 영역(121)과 소스 영역(122) 사이에 요홈부(111)의 경계 영역(111a)가 위치할 수 있다.Depending on embodiments, the
요홈부(111)를 통해 유입되는 음파는, 요홈부(111)의 경계 영역(111a)(예를 들어, 측면 경계)에 가장 큰 응력을 작용시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 전계효과 트랜지스터(120)는 채널 영역(123)이 요홈부(111)와 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치되고, 음파에 의한 응력 변화가 채널 영역(123)에 잘 전달될 수 있어, 감도가 우수하며, 신호 대 잡음비가 높을 수 있다.Sound waves flowing through the
드레인 전극(124)은 드레인 영역(121)과 연결될 수 있다. 드레인 전극(124)은 구리와 같은 도체로 구성될 수 있고, 외부로부터 전달되는 전압(예컨대, 그라운드 전압)을 드레인 영역(121)으로 전달할 수 있다.
게이트 전극(125)은 구리와 같은 도체로 구성될 수 있다. 게이트 전극(125)으로 게이트 전압(VG)이 인가될 수 있다. 게이트 전극(125)는 드레인 영역(121), 소스 영역(122) 및 채널 영역(123)과 전기적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극(125)은 유전체층(140)에 의해 드레인 영역(121), 소스 영역(122) 및 채널 영역(123)과 전기적으로 분리될 수 있다.The
소스 전극(126)은 소스 영역(122)과 연결될 수 있다. 소스 전극(126)은 구리와 같은 도체로 구성될 수 있고, 외부로부터 전달되는 전압(예컨대, 입력 전압(VD))을 소스 영역(122)으로 전달할 수 있다. The
또한, 소스 전극(126)은 제어 회로(300)와 연결될 수 있다. 제어 회로(300)는 소스 전극(126)으로부터 출력되는 출력 신호(즉, 전류)를 변환하여 음성 신호(즉, 전압)을 출력할 수 있다.Additionally, the
도 4는 음파가 존재하지 않을 때의 음향 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 게이트 전극(125)에 전계효과 트랜지스터(120)를 턴-온시키기 위한 게이트 전압이 인가된다. 이러한 전압을 턴-온 레벨의 게이트 전압이라고 한다.Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the acoustic sensor when sound waves do not exist. Referring to FIG. 4, a gate voltage for turning on the
턴-온 레벨의 게이트 전압이 인가되면, 전자가 소스 영역(121)으로부터 드레인 영역(122)으로 이동하게 되고, 따라서, 드레인 영역(122)으로부터 소스 영역(121)으로 출력 전류가 흐르게 된다. 제어 회로(300)는 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류를 변환하여 제1전압(V1)을 출력할 수 있다.When a gate voltage of the turn-on level is applied, electrons move from the
도 5는 음파이 존재할 때의 음향 센서의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 게이트 전극(125)에 턴-온 레벨의 게이트 전압이 인가된다.Figure 5 is a diagram for explaining the operation of the acoustic sensor when sound waves exist. Referring to FIG. 5, a gate voltage at the turn-on level is applied to the
한편, 음향 센서(100)의 외부에 음향이 인가되면, 음향에 따른 음압이 음향 센서(100)에 인가된다. 이에 따라, 음향 센서(100)에 응력이 작용하게 된다. 예를 들어, 음향 센서(100)의 반도체층(130)에 음향에 따른 응력이 작용하게 되고, 이러한 응력은 채널 영역(123)에 적용하게 된다. Meanwhile, when sound is applied to the outside of the
채널 영역(123)에 응력이 작용하는 경우, 채널 영역(123)의 압저항성으로 인해 채널 영역(123)의 저항이 감소되게 된다. 예를 들어, 채널 영역(123) 전자 이동도는 응력에 비례하여 커질 수 있다. 즉, 채널 영역(123)에 응력이 작용하는 경우, 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류가 증가할 수 있다. When stress acts on the
제어 회로(300)는 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류를 변환하여 제2전압(V2)을 출력할 수 있다. 음향 센서(100)에 작용하는 응력을 제외한 나머지 조건이 동일하다면, 도 4의 제1전압(V1) 보다 도 5의 제2전압(V2)이 더 클 수 있다.The
즉, 도 4와 도 5를 함께 참조하면, 채널 영역(123)에 응력이 작용하는 경우, 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류가 증가할 수 있고, 결과적으로, 음향 센서(100)는 전계효과 트랜지스터(120)의 압저항성에 따라, 음향의 음압을 전기적인 신호인 음성 신호로 변환하여 출력할 수 있다.That is, referring to FIGS. 4 and 5 together, when stress acts on the
실시 예들에 따라, 메모리(200)는 음향 센서(100)의 출력 전류와 음파에 의한 압력(즉, 음압) 사이의 상관 관계와 연관된 변환 정보를 저장할 수 있고, 제어 회로(300)는 변환 정보에 기초하여, 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류를 음압에 대응하는 음성 신호로서 변환할 수 있다.Depending on embodiments, the
한편, 전계효과 트랜지스터(120)의 출력 전류는 게이트 전극(125)에 인가되는 게이트 전압(VG)에 따라 달라질 수도 있다. 실시 예들에 따라, 제어 회로(300)는 음향 센서(100)로 입력되는 음향의 크기에 따라, 게이트 전압(VG)의 크기를 조절하고, 조절된 게이트 전압(VG)을 전계효과 트랜지스터(120)로 출력할 수 있다.Meanwhile, the output current of the
실시 예들에 따라, 제어 회로(300)는 음향 센서(100)로 입력되는 음향의 크기(즉, 출력 전류의 크기)가 작을수록 게이트 전압(VG)을 크게 할 수 있다. 예를 들어, 음향의 크기의 크기가 제1기준 크기 미만이면, 게이트 전압(VG)을 제1비율만큼 증가시킬 수 있다. 반대로, 실시 예들에 따라, 제어 회로(300)는 음향 센서(100)로 입력되는 음향의 크기(즉, 출력 전류의 크기)가 클 수록 게이트 전압(VG)을 작게 할 수 있다. 예를 들어, 음향의 크기의 크기가 제1기준 크기보다 큰 제2기준 크기를 초과하면, 게이트 전압(VG)을 제2비율만큼 감소시킬 수 있다.According to embodiments, the
이러한 게이트 전압(VG)의 크기 조절에 따라, 음향 센서(100)의 민감도 또는 신호 대 잡음비가 개선될 수 있는 효과가 있다.By adjusting the size of the gate voltage (VG), the sensitivity or signal-to-noise ratio of the
이 외에도, 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서(100)는 음향 소자로서 전계효과 트랜지스터(120)를 사용하므로, 전계효과 트랜지스터(120)로 인가되는 전압들을 조절함으로써 다양한 제어 기능을 쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 센서를 평면도를 개념적으로 나타낸다. 도 6을 참조하면, 음향 센서(100)는 복수의 전계효과 트랜지스터들(120A, 120B, 120C 및 120D)를 포함할 수 있다. Figure 6 conceptually shows a plan view of an acoustic sensor according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 6, the
복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B, 120C 및 120D)는 베이스 기판(110)에 배치될 수 있다. 실시 예들에 따라, 복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B, 120C 및 120D)는 요홈부(111)를 중심으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B, 120C 및 120D)는 요홈부(111)를 중심으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.A plurality of
실시 예들에 따라, 복수의 전계효과 트랜지스터(120A, 120B, 120C 및 120D)는 중 제1전계효과 트랜지스터(120A) 및 제2전계효과 트랜지스터(120B)를 포함한다. According to embodiments, the plurality of field effect transistors (120A, 120B, 120C, and 120D) include a first field effect transistor (120A) and a second field effect transistor (120B).
제1전계효과 트랜지스터(120A) 및 제2전계효과 트랜지스터(120B)는 서로 대향하도록 배치된다. 이 때, 제1전계효과 트랜지스터(120A)의 드레인 영역과 제2전계효과 트랜지스터(120B)의 드레인 영역은 요홈부(111)를 중심으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.The first
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited examples and drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
10: 다중 그룹 수업 시스템
10-1~10-N: 음성 처리 장치
200-1~200-N: 영상 처리 장치
300: 영상 합성 장치
CIMG: 통합 출력 영상10: Multi-group teaching system
10-1~10-N: Voice processing device
200-1~200-N: Image processing device
300: Video synthesis device
CIMG: Integrated output video
Claims (10)
상기 음향 센서는,
상기 음파의 음압에 따라 변화하는 상기 출력 전류를 출력하는 전계효과 트랜지스터와, 상기 음파가 유입되도록 형성되는 요홈부가 형성된 베이스 기판을 포함하며,
상기 전계효과 트랜지스터는,
상기 요홈부와 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 베이스 기판 상에 복수로 배치되고, 상기 복수의 전계효과 트랜지스터들은 상기 베이스 기판의 상기 요홈부를 중심으로 서로 대칭으로 배치되는,
마이크로폰.An acoustic sensor configured to respond to a sound wave and output an output current corresponding to the sound wave; a control circuit configured to process the output current of the acoustic sensor to generate an audio signal in electrical form; and an output interface configured to output the voice signal to the outside,
The acoustic sensor is,
It includes a field effect transistor that outputs the output current that changes depending on the sound pressure of the sound wave, and a base substrate having a groove formed to allow the sound wave to flow into it,
The field effect transistor is,
A plurality of field effect transistors are disposed on the base substrate so as to at least partially overlap the groove portion, and the plurality of field effect transistors are arranged symmetrically with respect to the groove portion of the base substrate.
microphone.
상기 베이스 기판 상에 형성되고, 드레인 영역 및 소스 영역을 포함하는 반도체층;
게이트 전극, 상기 소스 영역과 연결된 소스 전극 및 상기 드레인 영역과 연결된 드레인 전극을 포함하는,
마이크로폰.The method of claim 1, wherein the field effect transistor is:
a semiconductor layer formed on the base substrate and including a drain region and a source region;
Comprising a gate electrode, a source electrode connected to the source region, and a drain electrode connected to the drain region,
microphone.
상기 반도체층은 상기 드레인 영역과 상기 소스 영역 사이에 형성되는 채널 영역을 포함하고,
상기 채널 영역에 포함된 전자의 이동도는 상기 음압에 따라 변화하도록 구성되는,
마이크로폰.According to paragraph 3,
The semiconductor layer includes a channel region formed between the drain region and the source region,
The mobility of electrons included in the channel region is configured to change depending on the sound pressure,
microphone.
상기 전자의 이동도와 상기 음압 사이의 상관관계는 양의 상관관계인,
마이크로폰.According to paragraph 4,
The correlation between the electron mobility and the negative pressure is a positive correlation,
microphone.
상기 전계효과 트랜지스터의 상기 채널 영역이 상기 베이스 기판의 상기 요홈부와 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 베이스 기판 상에 배치되는,
마이크로폰.The method of claim 4, wherein the field effect transistor is:
disposed on the base substrate such that the channel region of the field effect transistor at least partially overlaps the groove portion of the base substrate,
microphone.
상기 게이트 전극과 상기 반도체층 상에 배치되는 유전층을 더 포함하는,
마이크로폰.The method of claim 3, wherein the field effect transistor is:
Further comprising a dielectric layer disposed on the gate electrode and the semiconductor layer,
microphone.
상기 출력 전류의 크기와 상기 음압 사이의 상관 관계와 연관된 변환 정보를 저장하도록 구성되는 메모리를 더 포함하고,
상기 제어 회로는 상기 변환 정보를 이용하여, 상기 출력 전류를 변환하여 상기 음압에 대응하는 상기 음성 신호를 생성하는,
마이크로폰.The method of claim 1, wherein the microphone is:
further comprising a memory configured to store conversion information associated with a correlation between the magnitude of the output current and the sound pressure,
The control circuit converts the output current using the conversion information to generate the audio signal corresponding to the sound pressure,
microphone.
상기 복수의 전계효과 트랜지스터들은 서로 대향하는 제1전계효과 트랜지스터 및 제2전계효과 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1전계효과 트랜지스터의 드레인 영역과 상기 제2전계효과 트랜지스터의 드레인 영역은 상기 요홈부를 중심으로 서로 마주보도록 배치되는,
마이크로폰.According to paragraph 1,
The plurality of field effect transistors include a first field effect transistor and a second field effect transistor facing each other,
The drain region of the first field effect transistor and the drain region of the second field effect transistor are arranged to face each other around the groove,
microphone.
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