KR20070040709A - 급격한 ｍｉｔ 소자를 이용한 온도센서 및 그 센서를포함한 경보기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일정한 특정온도에서 급격한 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition: MIT) 특성을 갖는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서 및 그 온도센서를 포함한 경보기를 제공한다. 그 온도센서는 급격한 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition:MIT) 박막 및 전이 박막에 컨택하는 적어도 2 개의 전극 박막을 구비한 급격한 MIT 소자를 포함하고, 급격한 MIT 소자는 일정한 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이를 일으키는 특성을 가진다. 또한, 경보기는 급격한 MIT(Metal-Insulator Transition) 소자를 구비한 온도센서; 온도센서와 연결된 릴레이 스위치; 및 릴레이 스위치에 연결된 경보신호기;를 포함한다. 본 발명의 경보기는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함함으로써, 회로적으로 간단하고 소형의 사이즈로 제작할 수 있다.
금속-절연체 전이, MIT 소자, 경보기

Description

급격한 ＭＩＴ 소자를 이용한 온도센서 및 그 센서를 포함한 경보기{Temperature sensor using abrupt MIT device and alarm comprising the same sensor}
도 1은 종래의 서미스터 온도센서를 이용한 경보기에 대한 회로도이다.
도 2는 적층형 급격한 MIT 소자를 보여주는 단면도이다.
도 3은 평면형 급격한 MIT 소자를 보여주는 단면도이다.
도 4는 특정온도에서 급격한 금속-절연체 전이 현상을 일으키는 바나듐다이옥사이드(VO2)로 제조된 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서의 온도에 대한 저항의 그래프이다.
도 5는 본 발명의 경보기에 대한 제1 실시예에 따른 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기에 대한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 경보기에 대한 제2 실시예에 따른 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기에 대한 회로도이다.
도 7은 도 1의 회로에서 릴레이 스위치 없이 제작된 종래의 경보기에 대한 사진이다.
도 8은 도 4의 회로도를 이용하여 제작된 경보기에 대한 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100:기판...................200:버퍼층
300,300a:전이 박막.........400,400a:전극 박막
410,410a:제1 전극 박막.....420.420a:제2 전극 박막
500:릴레이 스위치..........600:부저
700:발광 다이오드...........800:급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서
본 발명은 센서 및 경보기에 관한 것으로, 특히 특정온도에서 급격한 금속-절연체 전이를 겪는 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition:MIT) 소자를 이용한 온도센서 및 그 센서를 포함한 경보기에 관한 것이다.
산업 전반에 걸쳐 온도의 정확한 측정과 관리는 매우 중요하다. 그러한 온도의 측정과 관리는 센서를 통하여 이루어지는데, 센서들 중 온도를 감지하는 센서가 바로 온도센서이다. 특정온도를 감지하는 온도센서에는 여러 종류가 있으나 가장 값이 저렴하면서 사용하기 편리한 온도센서로는 서미스터(thermistor)를 예로 들 수 있다.
서미스터는 코발트, 구리, 망간, 철, 니켈, 티탄 등의 산화물을 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 혼합하여 소결한 반도체로, 주위의 온도변화에 따라 도전율이 변화하는 특성을 가진다. 서미스터는 일반적인 금속과는 달리, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수의 특성을 가지고 있는데 이것을 NTC(negative temperature coefficient) 서미스터라 한다. 이러한 서미스터는 온도를 감지하고 릴레이 스위치를 구동하여 경보신호가 발생하도록 하는 장치에 주로 사용된다.
도 1은 종래의 서미스터를 이용한 경보기를 보여주는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 경보기는 센서 부분(직사각형 점선)과 경보신호기 부분을 포함한다. 센서 부분은 서미스터(10)와 증폭기(20) 및 트랜지스터(30)를 포함한다. 경보신호기 부분은 부저(50) 및 발광 다이오드(60)를 포함한다. 센서 부분과 경보신호기 부분은 릴레이 스위치(40)를 통하여 연결된다.
경보기의 작용을 간단히 설명하면, 서미스터(10)가 온도에 의해 저항이 변함에 따라 증폭기(20)의 마이너스 입력 측의 전압이 변화하게 되고 그에 따라 증폭기(20)의 출력전압이 변하게 된다. 출력전압은 트랜지스터(30)의 베이스로 입력되는데 특정온도 이상의 출력전압에서 트랜지스터(30)는 턴온(turn-on) 된다. 그에 따라 릴레이 스위치(40)도 턴온 되어, 부저(50) 및 발광 다이오드(60)가 작동하게 된다.
이와 같은 서미스터를 이용한 경보기가 보편적으로 널리 사용되고 있으나, 도시된 바와 같이 증폭기, 트랜지스터 및 다수의 저항을 포함하여 회로가 복잡하다는 단점이 있다.
한편, 다른 예로서 바이메탈을 이용한 온도센서가 있는데, 바이메탈도 역시 값이 저렴하여 널리 사용되고 있기는 하나 특정온도의 범위가 너무 넓다는 단점을 가진다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 일정한 특정온도를 정확하게 감지할 수 있는 온도센서 및 그 센서를 포함하여 회로적인 면에서 간편한 경보기를 제공하는 데에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 급격한 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition:MIT) 박막 및 상기 전이 박막에 컨택하는 적어도 2 개의 전극 박막을 구비한 급격한 MIT 소자를 포함하고, 상기 급격한 MIT 소자는 일정한 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이를 일으키는 특성을 가진 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 급격한 MIT 소자는 상기 전이온도 이하에서는 절연체의 성질을 나타내고, 상기 전이온도 이상에서는 금속의 성질을 나타낸다.
상기 급격한 MIT 소자의 전이 박막은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 정공이 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 정공이 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 급격한 MIT 소자의 전극 박막은 W, Mo, W/Au, Mo/Au, Cr/Au, Ti/W, Ti/Al/N, Ni/Cr, Al/Au, Pt, Cr/Mo/Au, YBa2Cu3O7 -d, Ni/Au, Ni/Mo, Ni/Mo/Au, Ni/Mo/Ag, Ni/Mo/Al, Ni/W, Ni/W/Au, Ni/W/Ag 및 Ni/W/Al 중에서 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 온도센서는 상기 급격한 MIT 소자에 흐르는 전류량의 변화를 통해 상기 전이온도 이상을 감지하기 위하여, 상기 전극 박막이 외부 전기 또는 전자회로에 연결되도록 구성된다.
본 발명은 또한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 경보기에 있어서, 급격한 MIT(Metal-Insulator Transition) 소자를 구비한 온도센서; 및 상기 온도센서와 직렬로 연결된 경보신호기;를 포함하는 경보기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 경보신호기는 전기신호, 빛 및 소리 중 적어도 하나의 신호를 발생하는 소자이고 바람직하게는 발광 다이오드 또는 부저가 적절하다. 또한, 발광 다이오드와 부저를 동시에 사용할 수도 있다.
더 나아가 본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 경보기에 있어서, 급격한 MIT(Metal-Insulator Transition) 소자를 구비한 온도센서; 상기 온도센서와 연결된 릴레이 스위치; 및 상기 릴레이 스위치에 연결된 경보신호기;를 포함하는 경보기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 온도센서는 전이온도 이상의 온도를 감지하고 상기 릴레이 스위치를 연결함으로써, 상기 경보신호기로 신호를 전달한다. 이러한 릴레이 스위치의 연결은 상기 온도센서의 상기 전이온도 이상에서 급격하게 변화된 전류에 의해 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 과장되었고, 도면상에서 동일 참조부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에서는 외부의 특정온도에 따라 전기적 특성이 급격하게 변하는 새로운 소자를 이용하여 온도를 감지하는 온도센서 및 그 온도센서를 포함한 경보기를 제안한다. 상기 새로운 소자를 이하에서는 급격한 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition:MIT) 소자라 한다. 이하에서 급격한 MIT 소자가 급격한 금속-절연체 전이를 일으키는 온도를 '전이 온도'라 한다.
급격한 MIT 소자는, 급격한 금속-절연체 전이 박막(이하, '전이 박막'이라 한다.) 및 적어도 2 개의 전극 박막을 포함한다. 급격한 MIT 소자는 전이 박막 및 전극 박막들의 위치에 따라 적층형(또는 수직형) 구조와 평면형 구조를 가질 수 있다.
도 2는 적층형 구조를 가지는 급격한 MIT 소자에 대한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 적층형 구조를 가지는 급격한 MIT 소자는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 버퍼층(200) 및 버퍼층(200) 상부에 형성된 제1 전극 박막(410), 전이 박막(300) 및 제2 전극 박막(420)을 포함한다.
버퍼층(200)은 기판(100)과 제1 전극 박막(410) 사이에 격자 부정합을 완화시키는 역할을 수행한다. 기판(100)과 제1 전극 박막(410) 사이에 격자 부정합이 매우 작을 때는, 버퍼층(200) 없이 제1 전극 박막(410)을 기판(100) 위에 형성할 수 있다. 이러한 버퍼층(200)은 SiO2 또는 Si3N4막을 포함하여 형성할 수 있다.
전이 박막(300)은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 정공이 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 정공이 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 전이 박막(300)은 n형이면서 매우 큰 저항을 갖는 반도체 및 절연체를 포함하여 형성될 수도 있다.
한편, 전극 박막(400)은, W, Mo, W/Au, Mo/Au, Cr/Au, Ti/W, Ti/Al/N, Ni/Cr, Al/Au, Pt, Cr/Mo/Au, YBa2Cu3O7 -d, Ni/Au, Ni/Mo, Ni/Mo/Au, Ni/Mo/Ag, Ni/Mo/Al, Ni/W, Ni/W/Au, Ni/W/Ag 및 Ni/W/Al 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성한다. 이러한 전극 박막(400)은 스퍼터링 증착법, 진공증착법 및 E-빔증착법 중에서 적어도 하나의 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.
기판(100)의 경우, Si, SiO2, GaAs, Al2O3, 플라스틱, 유리, V2O5, PrBa2Cu3O7, YBa2Cu3O7, MgO, SrTiO3, Nb가 도핑된 SrTiO3 및 절연 박막 위의 실리콘(SOI) 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하여 형성한다.
본 발명에 적용되는 급격한 MIT소자는 온도에 따라 전기적 특성이 급격하게 변한다. 즉, 전이온도 이하에서 급격한 MIT 소자는 절연체의 특성을 나타내며, 전이온도 이상에서 급격한 전이가 발생하여 금속성 물질의 성질을 띠게 된다.
도 3은 평면형 구조를 가지는 급격한 MIT소자에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 평면형 구조를 가지는 급격한 MIT소자는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 버퍼층(200), 버퍼층(200) 상면 일부에 형성된 전이 박막(300a) 및 버퍼층(200)의 상부로 전이 박막(300a) 측면과 상면으로 서로 대향하면서 형성된 제1 전극 박막(410a) 및 제2 전극 박막(420a)을 포함한다. 즉, 제1 전극 박막(410a)과 제2 전극 박막(420a)은 전이 박막(300a)을 사이에 두고 서로 분리되어 있다.
버퍼층(200)은 전이 박막(300a)과 기판(100) 사이에 격자 부정합을 완화시켜준다. 기판(100)과 전이 박막(300a) 사이에 격자 부정합이 매우 작을 때는, 버퍼층(200) 없이 전이 박막(300a)을 기판(100) 상에 형성할 수 있다.
버퍼층(200), 전이 박막(300a), 전극 박막(400a) 및 기판(100)이 도 2의 설명에서 전술한 재질들로 형성될 수 있음은 물론이다. 한편, 적층형 및 평면형 급격한 MIT 소자는 마이크로 미터(㎛) 단위의 소형으로 만들 수 있고, 경제적인 측면에서도 매우 저렴한 가격으로 제작할 수 있다.
-급격한 MIT 소자를 이용한 온도 센서-
도 4는 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이 현상을 일으키는 바나듐다이옥사이드(VO2)로 제조된 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서의 온도에 대한 저항의 그래프이다.
도 4를 참조하면, 그래프의 가로축은 절대온도를 나타내며 단위는 K이고, 세로축은 저항을 나타내며 단위는 옴(Ω)이다. 온도센서는 절대온도 약 338 K 이하에서는 105 Ω 이상의 높은 저항을 나타내며, 거의 절연체로서 특성을 가진다. 그러나 338 K 정도, 즉 65 ℃정도(A)에서 저항이 급격하게 낮아져 약 수십 Ω 정도의 저항을 가진 금속으로서의 성질을 나타낸다. 온도센서가 급격한 저항의 변화를 보이는 이유는 전술한 대로 급격한 MIT 소자가 약 65 ℃ 정도에서 급격한 금속-절연체 전이 현상을 일으키기 때문이다. 따라서, 본 실험예의 온도센서로 사용되는 급격한 MIT 소자의 전이온도는 약 65 ℃ 정도이다.
본 실험예에서 VO2 로 제작된 온도센서는 65℃에서 급격한 금속-절연체 전이가 일어나지만, 적절한 물질을 도핑함으로써 전이온도를 변경할 수 있다. 또한, 급격한 MIT 소자를 구성하는 구성요소들의 재질이나 구조를 변화시켜서도 전이온도를 변경시킬 수 있다. 이와 같이 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이 현상을 일으키는 급격한 MIT 소자를 이용하여 온도센서를 만들 수 있다.
한편, 본 발명의 온도센서는 전이온도 이상의 온도를 감지하고 외부로 그러한 상태를 알리기 위해서, 온도센서에 전기 또는 전자소자 등이 연결되게 된다. 또한, 온도센서는 전이온도에서 전기적 특성, 즉 저항이 급격히 변화므로 그러한 변화를 측정하기 위해서는 소정의 특정 전압이 전극 박막을 통하여 전이 박막에 지속적으로 인가되어야 한다.
본 발명의 온도센서는 급격한 MIT 소자를 이용함으로써, 급격한 MIT 소자의 전이온도에 해당하는 특정온도 이상의 온도를 정확히 감지할 수 있으며, 소형 및 경제적인 가격으로 제작할 수 있다.
-급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기-
이하 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기에 대하여 설명한다.
<제1 실시예>
도 5는 본 발명의 경보기에 대한 제1 실시예에 따른 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기에 대한 회로도이다.
도 5를 참조하면, 경보기는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서(800), 온도센서(800)에 연결된 릴레이 스위치(500) 및 릴레이 스위치에 연결된 부저(600)와 발광 다이오드(700)를 포함한다. 릴레이 스위치(500), 부저(600) 및 발광 다이오드(700)에는 각각 전원전압(Vcc)이 인가된다. 온도센서(800)는 전술한 대로 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이를 일으키는 급격한 MIT 소자로 제작된다.
여기서, 부저(600) 및 발광 다이오드(700)는 온도센서(800)에 의해 감지된 전이온도 이상의 온도 상태를 알려주는 경보신호기다. 즉, 전이온도 이상이 되면, 부저(600)는 소리를 내게 되고, 발광 다이오드(700)는 빛을 내게 된다. 부저(600) 및 발광 다이오드(700)는 경보신호기의 일 예시에 불과하며, 전기신호, 빛, 소리 등을 발생시킬 수 있는 다양한 전기 또는 전자소자가 경보신호기로 사용될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 부저(600)와 발광 다이오드(700)를 함께 사용하고 있으 나 그 중 하나만이 이용될 수 있음은 물론이다.
한편, 도시한 바와 같이 발광 다이오드(700)는 직렬연결된 다이오드 보호용 저항(R)을 포함할 수 있다. 또한, 회로상으로 온도센서(800) 가까이에 경보신호기(600,700)가 표현되어 있지만, 원거리의 관제소 등에 경보신호기(600,700)를 설치하고 전선을 통해 온도센서와 연결될 수 있음은 물론이다. 이때, 온도센서(800)는 온도변화를 측정하고자 하는 곳에 설치됨은 당연하다.
본 실시예에 의한 경보기의 작용을 간단히 설명하면, 외부의 온도가 전이온도 이상이 되면 온도센서(800)는 급격한 금속-절연체 전이를 일으켜 전류가 갑자기 증가한다. 증가된 전류는 릴레이 스위치(500)를 턴온 시키고 그에 따라 부저(600) 및 발광 다이오드(700)로 전류가 통하게 되어 소리 및 빛의 신호를 발생시킨다.
본 실시예는 도 1의 종래 경보기의 센서 부분의 수많은 회로의 구성부분을 단 하나의 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서로 대체한다. 따라서, 회로적인 면에서 매우 간단하게 경보기를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 온도센서는 급격한 MIT 소자의 전이온도를 정밀하게 조절함으로써, 정확한 온도에서 경보기가 작동하도록 할 수 있다. 또한, 전술한 대로 센서를 소형 및 경제적으로 제작할 수 있으므로 그에 따라 본 실시예의 경보기도 소형 및 경제적으로 제작할 수 있다.
<제2 실시예>
도 6은 본 발명의 경보기에 대한 제2 실시예에 따른 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 포함한 경보기에 대한 회로도이다.
도 6을 참조하면, 경보기는 제1 실시예와 비슷하나 릴레이 스위치가 생략된 다. 따라서, 릴레이 스위치에 인가되는 전원전압(Vcc) 역시 생략된다.
본 실시예의 경보기의 작용을 설명하자면, 전이 온도에서 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서(800)가 급격한 금속-절연체 전이를 일으켜 다량의 전류가 흐르게 되고, 그에 따라 부저(600) 및 발광 다이오드(700)에도 전류가 흐르게 되어 소리 및 빛의 신호가 발생하게 된다. 물론, 전이 온도 이하에서도 소량의 전류가 흐르게 되나, 그러한 전류는 부저(600)를 작동하기에는 미약하다. 또한, 발광 다이오드(700)도 대부분의 전압이 온도센서(800)에 인가됨으로써, 발광 다이오드(700) 양 단의 전압은 발광 다이오드(700)를 턴온 시키기에는 미약한 전압이 된다.
본 실시예에서도 제1 실시예에서와 마찬가지로 경보신호기로 부저(600) 및 발광 다이오드(700) 뿐만 아니라 다양한 전기신호, 빛, 소리 등을 발생시킬 수 있는 전기 또는 전자 소자들이 이용될 수 있음은 물론이다. 또한, 부저(600) 및 발광 다이오드(700) 둘 중 하나만 경보신호기로 사용할 수 있고, 이들 경보신호기들(600,700)이 온도센서(800)에서 원거리에 있는 관제소 등에 설치될 수 있음도 물론이다.
본 실시예에서는 릴레이 스위치까지 생략함으로써, 더욱 경보기의 내부회로를 단순화시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 회로에서 릴레이 스위치 없이 제작된 종래의 경보기에 대한 사진이다. 도 7에서 점선의 원 부분이 종래의 온도센서 부분으로 전술한 대로 복잡한 회로의 형태를 띠고 있다.
도 8은 도 4의 회로도를 이용하여 제작된 본 발명의 경보기에 대한 사진이 다. 도 8에서 보듯이 본 발명의 경보기는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 사용함으로써, 매우 간단하게 구성할 수 있음을 보여주고 있다. 즉, 화살표로 표시한 부분(조그만 점선의 원)이 온도센서 부분으로, 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서 한 개로 종래의 온도센서 부분을 대체하고 있음을 보여준다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 급격한 MIT 소자를 이용하여 온도센서를 제작함으로써, 간단하면서도 정확한 온도를 감지할 수 있는 온도센서를 제공한다.
또한, 본 발명의 경보기는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서를 이용함으로써, 회로적인 측면에서 매우 간단하게 경보기를 만들 수 있고, 경제적인 측면에서도 매우 싼 경보기를 제작할 수 있는 장점을 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 경보기는 극소형으로 제작할 수 있는 급격한 MIT 소자를 이용함으로써, 종래의 서미스터 혹은 바이메탈을 사용하여 제작된 경보기에 비해 훨씬 작은 사이즈로 제작할 수 있다.

Claims (23)

  1. 급격한 금속-절연체 전이(Metal-Insulator Transition:MIT) 박막 및 상기 전이 박막에 컨택하는 적어도 2 개의 전극 박막을 구비한 급격한 MIT 소자를 포함하고,
    상기 급격한 MIT 소자는 일정한 전이온도에서 급격한 금속-절연체 전이를 일으키는 특성을 가진 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 급격한 MIT 소자는,
    상기 전이온도 이하에서는 절연체의 성질을 나타내고,
    상기 전이온도 이상에서는 금속의 성질을 나타내는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 온도센서가 상기 급격한 MIT 소자에 흐르는 전류량의 변화를 통해 상기 전이온도 이상의 온도를 감지하기 위하여,
    상기 전극 박막이 외부 전기 또는 전자회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전이 박막은,
    산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 정공이 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 정공이 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 박막은,
    W, Mo, W/Au, Mo/Au, Cr/Au, Ti/W, Ti/Al/N, Ni/Cr, Al/Au, Pt, Cr/Mo/Au, YBa2Cu3O7-d, Ni/Au, Ni/Mo, Ni/Mo/Au, Ni/Mo/Ag, Ni/Mo/Al, Ni/W, Ni/W/Au, Ni/W/Ag 및 Ni/W/Al 중에서 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 급격한 MIT 소자는,
    기판;
    상기 기판 위에 형성된 제1 전극 박막;
    상기 제1 전극 박막의 상부에 형성되며, 저 농도의 정공을 포함하는 제1 급격한 금속-절연체 전이 박막; 및
    상기 제1 급격한 금속-절연체 전이 박막의 상부에 형성된 제2 전극 박막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 급격한 MIT 소자는,
    기판;
    상기 기판 상부 일부에 형성된 저 농도의 정공을 포함하는 제1 급격한 금속-절연체 전이 박막;
    상기 기판 상부로 제1 급격한 금속-절연체 전이 박막의 일측면 및 상면 일부에 형성된 제1 전극 박막; 및
    상기 기판 상부로 제1 급격한 금속-절연체 전이 박막의 상기 일측면에 대향하는 타측면 및 상면 일부에 형성된 제2 전극 박막을 포함하며,
    상기 제1 전극 박막 및 상기 제2 전극 박막은 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 기판은,
    Si, SiO2, GaAs, Al2O3, 플라스틱, 유리, V2O5, PrBa2Cu3O7, YBa2Cu3O7, MgO, SrTiO3, Nb가 도핑된 SrTiO3 및 절연 박막 위의 실리콘(SOI) 중에서 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  9. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 기판은 버퍼층을 포함하고,
    상기 버퍼층은 SiO2 또는 Si3N4막을 포함하는 것을 특징으로 하는 급격한 MIT 소자를 이용한 온도센서.
  10. 경보기에 있어서,
    급격한 MIT(Metal-Insulator Transition) 소자를 구비한 온도센서; 및
    상기 온도센서와 직렬로 연결된 경보신호기;를 포함하는 경보기.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 급격한 MIT 소자는 급격한 금속-절연체 전이 박막 및 상기 전이 박막에 컨택하는 적어도 2 개의 전극 박막을 구비하고,
    상기 MIT 소자는,
    상기 전이온도 이하에서는 절연체의 성질을 나타내고,
    상기 전이온도 이상에서는 금속의 성질을 나타내는 것을 특징으로 하는 경보 기.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 온도센서는 상기 전이온도 이상의 온도를 감지하여 상기 경보신호기로 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 경보기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 전이온도에서 급격하게 변화된 전류인 것을 특징으로 하는 경보기.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 전기신호, 빛 및 소리 중 적어도 하나의 신호를 발생하는 소자 것을 특징으로 하는 경보기.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 상기 온도센서에 직렬연결된 발광 다이오드 또는 부저인 것을 특징으로 하는 경보기.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 상기 온도센서에 각각 직렬연결된 발광 다이오드 및 부저 인 것을 특징으로 하는 경보기.
  17. 경보기에 있어서,
    급격한 MIT(Metal-Insulator Transition) 소자를 구비한 온도센서;
    상기 온도센서와 연결된 릴레이 스위치; 및
    상기 릴레이 스위치에 연결된 경보신호기;를 포함하는 경보기.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 급격한 MIT 소자는 급격한 금속-절연체 전이 박막 및 상기 전이 박막에 컨택하는 적어도 2 개의 전극 박막을 구비하고,
    상기 급격한 MIT 소자는,
    상기 전이온도 이하에서는 절연체의 성질을 나타내고,
    상기 전이온도 이상에서는 금속의 성질을 나타내는 것을 특징으로 하는 경보기.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 온도센서는 전이온도 이상의 온도를 감지하고 상기 릴레이 스위치를 연결함으로써, 상기 경보신호기로 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 경보기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 릴레이 스위치의 연결은,
    상기 온도센서의 상기 전이온도 이상에서 급격하게 변화된 전류에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 경보기.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 전기신호, 빛 및 소리 중 적어도 하나의 신호를 발생하는 소자인 것을 특징으로 하는 경보기.
  22. 제17 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 상기 릴레이 스위치에 직렬연결된 발광 다이오드 또는 부저인 것을 특징으로 하는 경보기.
  23. 제17 항에 있어서,
    상기 경보신호기는 상기 릴레이 스위치에 각각 직렬연결된 발광 다이오드 및 부저인 것을 특징으로 하는 경보기.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2036131A1 (en) * 2006-06-02 2009-03-18 Electronics and Telecommunications Research Institute Programmable mit sensor using the abrupt mit device, and alarm apparatus and secondary battery anti-explosion circuit including the mit sensor
KR20140008999A (ko) * 2012-07-05 2014-01-22 한국전자통신연구원 금속-절연체 전이 금속을 이용하는 열전소자
KR20140050512A (ko) * 2012-10-18 2014-04-29 한국전자통신연구원 화재감지 시스템
KR101484112B1 (ko) * 2013-11-01 2015-01-21 주식회사 모브릭 Mit를 기반으로 하는 led 칩 및 led 칩 제조 방법
US9178126B2 (en) 2012-07-05 2015-11-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Thermoelectric elements using metal-insulator transition material

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110279278A1 (en) * 2010-05-17 2011-11-17 Al-Absi Munir A Monitoring and early warning alarm system for high voltage insulator failure
KR101217800B1 (ko) * 2010-08-04 2013-01-07 신상욱 정온식 화재감지기
WO2012054041A1 (en) * 2010-10-21 2012-04-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Metal-insulator transition switching devices
TWI473122B (zh) * 2011-01-21 2015-02-11 Murata Manufacturing Co Semiconductor ceramics and semiconductor ceramic components
KR101774299B1 (ko) 2011-06-08 2017-09-06 한국전자통신연구원 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서
US9574949B2 (en) * 2012-02-17 2017-02-21 Roctest Ltd Automated system and method for testing the efficacy and reliability of distributed temperature sensing systems
KR20180093754A (ko) 2017-02-13 2018-08-22 이영구 Mit소자를 적용한 mit응용회로, 이를 포함하는 전기전자 시스템 및 그 구동방법
US11300458B2 (en) * 2017-09-05 2022-04-12 Littelfuse, Inc. Temperature sensing tape, assembly, and method of temperature control
TW201930837A (zh) 2017-09-05 2019-08-01 美商力特福斯股份有限公司 溫度感應膠帶
KR102494137B1 (ko) * 2020-08-25 2023-02-01 태광물산 주식회사 저전력 소모형 화재감지기의 전원공급장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5126074Y1 (ko) * 1970-05-25 1976-07-02
JPH0644109Y2 (ja) * 1988-09-05 1994-11-14 富士通株式会社 Ｉｃパッケージ
CN2045509U (zh) * 1988-12-10 1989-10-04 大连理工大学 旋转机器遥控温度报警器
JPH0658821A (ja) 1992-08-06 1994-03-04 Nec Corp 温度センサー
JP3123838B2 (ja) * 1992-10-29 2001-01-15 三洋電機株式会社 ショーケース等の警報装置
JP3030264B2 (ja) * 1996-05-22 2000-04-10 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション Ｍｏｔｔ遷移分子電界効果トランジスタ
US6092926A (en) * 1998-09-17 2000-07-25 International Business Machines Corporation Thermal monitoring system for semiconductor devices
US6225907B1 (en) * 1999-05-14 2001-05-01 International Comfort Products Corporation (Usa) Environmental control system incipient failure indicator apparatus
KR100433623B1 (ko) * 2001-09-17 2004-05-31 한국전자통신연구원 급격한 금속-절연체 상전이를 이용한 전계 효과 트랜지스터
KR100609699B1 (ko) 2004-07-15 2006-08-08 한국전자통신연구원 급격한 금속-절연체 전이 반도체 물질을 이용한 2단자반도체 소자 및 그 제조 방법
KR100626037B1 (ko) * 2004-11-18 2006-09-20 삼성에스디아이 주식회사 마스크 세정방법
KR100786937B1 (ko) * 2005-07-20 2007-12-17 주식회사 엘지화학 이차전지 보호장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2036131A1 (en) * 2006-06-02 2009-03-18 Electronics and Telecommunications Research Institute Programmable mit sensor using the abrupt mit device, and alarm apparatus and secondary battery anti-explosion circuit including the mit sensor
EP2036131A4 (en) * 2006-06-02 2013-08-07 Korea Electronics Telecomm PROGRAMMABLE MIT SENSOR WITH APPLY WITH DEVICE AND ALARM DEVICE AND SECONDARY BATTERY ANTIEXPLOSION SWITCHING WITH MITSENSOR
KR20140008999A (ko) * 2012-07-05 2014-01-22 한국전자통신연구원 금속-절연체 전이 금속을 이용하는 열전소자
US9178126B2 (en) 2012-07-05 2015-11-03 Electronics And Telecommunications Research Institute Thermoelectric elements using metal-insulator transition material
KR20140050512A (ko) * 2012-10-18 2014-04-29 한국전자통신연구원 화재감지 시스템
KR101484112B1 (ko) * 2013-11-01 2015-01-21 주식회사 모브릭 Mit를 기반으로 하는 led 칩 및 led 칩 제조 방법

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Publication number Publication date
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