KR20130028822A - Pyroelectric infrared ray detector using single crystal material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초전형 적외선 센서에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 단결정 재료를 사용하여 우수한 성능을 갖는 초전형 적외선 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a pyroelectric infrared sensor, and more particularly to a pyroelectric infrared sensor having excellent performance using a single crystal material.
초전(pyroelectric) 적외선 센서는 강유전체가 갖는 초전효과를 이용하여 적외선을 감지하는 센서로서, 초전효과란 온도변화에 따라 강유전체의 자발분극이 변하게 되어 강유전체의 표면 전하가 변화하는 현상을 말하며, 초전 적외선 센서는 강유전체의 표면에 발생된 전하를 이용한다. 즉, 초전 소자에 불꽃을 포함하는 적외선이 입사되어 초전 소자의 온도가 변화할 때 초전 소자의 표면에는 일정한 전하가 발생하게 되며, 초전 적외선 센서는 이와 같이 발생한 전하를 이용하여 적외선을 감지하는 것이다.A pyroelectric infrared sensor is a sensor that detects infrared rays by using the pyroelectric effect of the ferroelectric. The pyroelectric effect refers to a phenomenon in which the spontaneous polarization of the ferroelectric changes due to temperature change, and the surface charge of the ferroelectric changes. Uses electric charges generated on the surface of the ferroelectric. That is, when an infrared ray including a flame is incident on the pyroelectric element and the temperature of the pyroelectric element changes, a constant charge is generated on the surface of the pyroelectric element, and the pyroelectric infrared sensor detects the infrared ray by using the generated charge.
이러한 초전 적외선 센서는 엘리베이터 앞, 복도, 화장실, 창고, 계단 등과 같이 사람이 언제 지나가거나 이용하게 될 지 알 수 없는 장소에 설치함으로써, 별도의 스위치 조작 없이 이동하는 인체를 감지하여 자동으로 조명을 온/오프시키거나 보안을 필요로 하는 특정한 공간에 방범, 화제 경보장치 등으로 널리 사용되고 있으며, 앞으로 더욱 다양한 분야에서 그 활용이 기대된다.These pyroelectric infrared sensors are installed in places where people cannot pass or use such as in front of elevators, corridors, toilets, warehouses, stairs, etc., so that the human body is automatically turned on by detecting moving human bodies without additional switch operation. It is widely used as a crime prevention and fire alarm in a specific space requiring on / off or security, and its use is expected in more various fields in the future.
초전 적외선 센서에서 초전 소자는 직접 적외선을 수신하고 전하를 생성하는 소자로서 전체 센서의 성능을 크게 좌우한다. 초전 소자의 재질로서는 종래에 PLT[PbLaTiO3], PZT[Pb(Zr,Ti)O3] 등의 압전,초전 재료가 알려져 있었다. 그러나, 그 활용 분야가 더욱 다양해지고 첨단화됨에 따라 더욱 우수한 성능을 갖는 초전 소자에 대한 요구가 증대되고 있다.
In pyroelectric infrared sensors, pyroelectric elements directly receive infrared rays and generate charge, which greatly influences the performance of the entire sensor. Piezoelectric and pyroelectric materials such as PLT [PbLaTiO 3 ] and PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ] have been known as materials for pyroelectric elements. However, as the field of application becomes more diversified and advanced, there is an increasing demand for pyroelectric devices having better performance.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 적외선에 대한 응답 속도가 빠르고 노이즈 특성이 우수한 초전 적외선 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a pyroelectric infrared sensor having a fast response speed to infrared rays and excellent noise characteristics.
아울러, 상기 초전 적외선 센서와 동일한 초전 재료를 사용하여 밀리미터 웨이브에 대한 응답 속도가 빠르고 노이즈 특성이 우수한 초전 밀리미터 웨이브 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, an object of the present invention is to provide a pyroelectric millimeter wave sensor having a fast response speed to a millimeter wave and excellent noise characteristics by using the same pyroelectric material as the pyroelectric infrared sensor.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적외선의 입사에 의해 전하를 발생시키는 초전 소자를 포함하되, 상기 초전 소자는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 초전 재료를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a pyroelectric element for generating a charge by the incidence of the infrared ray, the pyroelectric element comprises a pyroelectric material having a composition of the formula (1) to provide.
[화학식 1][Formula 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T] s [L] -x [P] y [M] z [N] p [T]
여기서,here,
[P]는 산화납[PbO, PbO2, Pb3O4]이고, [P] is lead oxide [PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 ],
[M]은 산화마그네슘[MgO], 산화아연[ZnO] 또는 산화지르코늄[ZrO2]이고, [M] is magnesium oxide [MgO], zinc oxide [ZnO] or zirconium oxide [ZrO 2 ],
[N]은 산화나이오비움[Nb2O5]이고,[N] is niobium oxide [Nb 2 O 5 ],
[T]는 산화티탄[TiO2]이고,[T] is titanium oxide [TiO 2 ],
[L]은 리튬, 백금, 금, 은, 팔라디움, 로디움, 인디움, 니켈, 코발트, 철, 스트론티움, 스칸디움, 루쎄니움, 망간, 구리, 이트리움, 이터비움, 나이오븀, 탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속, 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 탄산염이며,[L] is lithium, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, indium, nickel, cobalt, iron, strontium, scandium, ruthenium, manganese, copper, yttrium, iterium, niobium, tantalum 1 or 2 or more metals selected from the group consisting of, oxides containing one or two or more metals or carbonates containing one or two or more metals,
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
0.4≤x≤0.8이고, 0.4≤x≤0.8,
0.0001≤y≤0.4이고, 0.0001 ≦ y ≦ 0.4,
0.0001≤z≤0.4이고, 0.0001≤z≤0.4,
0.0001≤p≤0.4이고,0.0001≤p≤0.4,
0.0001≤s≤0.4이다.0.0001≤s≤0.4.
상기 초전 재료는 단결정인 것이 바람직하다. 이때, 상기 초전 재료는 <111> 배향 또는 <001> 배향의 단결정인 것이 바람직하다.It is preferable that the said pyroelectric material is single crystal. At this time, it is preferable that the said pyroelectric material is a single crystal of <111> orientation or <001> orientation.
상기 초전 적외선 센서는 상기 초전 소자에 접속된 저항 소자를 더 포함할 수 있다.The pyroelectric infrared sensor may further include a resistance element connected to the pyroelectric element.
상기 초전 적외선 센서는, 전계 효과 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트는 상기 초전 소자 및 상기 저항 소자에 접속되는 구조를 가질 수 있다.
The pyroelectric infrared sensor may further include a field effect transistor, and the gate of the field effect transistor may have a structure connected to the pyroelectric element and the resistance element.
본 발명은 또한, 밀리미터 웨이브의 입사에 의해 전하를 발생시키는 초전 소자를 포함하되, 상기 초전 소자는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 초전 재료를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전 밀리미터 웨이브 센서를 제공한다.The present invention also provides a pyroelectric millimeter wave sensor comprising a pyroelectric element that generates charge by incidence of millimeter wave, wherein the pyroelectric element comprises a pyroelectric material having a composition of the following Chemical Formula 1.
[화학식 1][Formula 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T] s [L] -x [P] y [M] z [N] p [T]
여기서,here,
[P]는 산화납[PbO, PbO2, Pb3O4]이고, [P] is lead oxide [PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 ],
[M]은 산화마그네슘[MgO], 산화아연[ZnO] 또는 산화지르코늄[ZrO2]이고, [M] is magnesium oxide [MgO], zinc oxide [ZnO] or zirconium oxide [ZrO 2 ],
[N]은 산화나이오비움[Nb2O5]이고,[N] is niobium oxide [Nb 2 O 5 ],
[T]는 산화티탄[TiO2]이고,[T] is titanium oxide [TiO 2 ],
[L]은 리튬, 백금, 금, 은, 팔라디움, 로디움, 인디움, 니켈, 코발트, 철, 스트론티움, 스칸디움, 루쎄니움, 망간, 구리, 이트리움, 이터비움, 나이오븀, 탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속, 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 탄산염이며,[L] is lithium, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, indium, nickel, cobalt, iron, strontium, scandium, ruthenium, manganese, copper, yttrium, iterium, niobium, tantalum 1 or 2 or more metals selected from the group consisting of, oxides containing one or two or more metals or carbonates containing one or two or more metals,
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
0.4≤x≤0.8이고, 0.4≤x≤0.8,
0.0001≤y≤0.4이고, 0.0001 ≦ y ≦ 0.4,
0.0001≤z≤0.4이고, 0.0001≤z≤0.4,
0.0001≤p≤0.4이고,0.0001≤p≤0.4,
0.0001≤s≤0.4이다.
0.0001≤s≤0.4.
본 발명은 상기 초전 적외선 센서를 포함하는 전력선 안전 감시 시스템, 가정용 또는 개인용 전자기기, 자동차, 이동 통신 기기 및 초음파 기기를 제공한다.
The present invention provides a power line safety monitoring system, a home or personal electronic device, a vehicle, a mobile communication device, and an ultrasonic device including the pyroelectric infrared sensor.
본 발명의 초전 적외선 센서는 적외선에 대한 응답 속도가 빠르고 우수한 노이즈 특성을 갖는다. 따라서, 엘리베이터 앞, 복도, 화장실, 창고, 계단 등의 경보, 방범, 화제 경보 장치로 활용될 수 있으며, 나아가 전력선 안전 감시 시스템, 전자기기, 자동차, 이동 통신 기기, 초음파 기기 등의 각종 첨단 기기 내의 센서로서도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
The pyroelectric infrared sensor of the present invention has a fast response speed to infrared light and has excellent noise characteristics. Therefore, it can be used as alarms, crime prevention, and fire alarms in front of elevators, corridors, toilets, warehouses, stairs, etc., and also in various high-tech devices such as power line safety monitoring systems, electronic devices, automobiles, mobile communication devices, and ultrasonic devices. It is expected to be widely used as a sensor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 적외선 센서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 적외선 센서의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초적 적외선 센서의 등가 회로도이다.1 is a perspective view of a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is an equivalent circuit diagram of a super infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
The embodiments shown in the specification and the configuration shown in the drawings are preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents and modifications that can replace them at the time of the present application are There may be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 적외선 센서의 사시도이다. 도 1 을 참조하면, 본 실시예에 따른 초전 적외선 센서는 하우징(10)과 기판(30)을 포함한다.1 is a perspective view of a pyroelectric infrared sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the pyroelectric infrared sensor according to the present embodiment includes a
하우징(10)에는 개구(20)가 형성되어 적외선이 하우징(10) 내부로 유입될 수 있도록 구성되며, 하우징(10)으로는 예를 들어 TO39 하우징을 이용할 수 있다.An
기판(30)의 하부에는 세 개의 단자가 형성되는데, 각각 드레인 단자(60), 소스 단자(40) 및 접지 단자(50)이다. 드레인 단자(60)와 소스 단자(40)는 각각 하우징(10) 내에 형성된 트랜지스터의 드레인 및 소스에 연결되는 단자이다. 접지 단자(50)는 하우징(10)에 연결되어 전체 회로의 접지면으로 기능한다. Three terminals are formed below the
한편, 하우징(10) 내부에는 적외선을 수용하여 전하를 발생시키는 회로가 배치되는데, 이를 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 적외선 센서의 단면을 도시한 도 2를 참조하여 설명한다. Meanwhile, a circuit for generating an electric charge by receiving infrared rays is disposed in the
도 2 를 참조하면, 기판(30)에는 초전 물질층이 형성되어 트랜지스터(80)를 구성한다. 여기서, 트랜지스터(80)는 전계 효과 트랜지스터(FET)인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 접합 게이트 FET(JFET)을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2, a pyroelectric material layer is formed on the
트랜지스터(80) 상에는 초전 소자(70)가 배치되어, 개구(20)로부터 유입되는 적외선을 감지하고 전하를 발생시킨다. 초전 소자는 초전 성질을 갖는 초전 재료로 제조되는데, 초전 재료로는 하기 화학식 1로 표시되는 재료를 사용할 수 있다.The
[화학식 1][Formula 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T] s [L] -x [P] y [M] z [N] p [T]
여기서,here,
[P]는 산화납[PbO, PbO2, Pb3O4]이고, [P] is lead oxide [PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 ],
[M]은 산화마그네슘[MgO], 산화아연[ZnO] 또는 산화지르코늄[ZrO2]이고, [M] is magnesium oxide [MgO], zinc oxide [ZnO] or zirconium oxide [ZrO 2 ],
[N]은 산화나이오비움[Nb2O5]이고,[N] is niobium oxide [Nb 2 O 5 ],
[T]는 산화티탄[TiO2]이고,[T] is titanium oxide [TiO 2 ],
[L]은 리튬, 백금, 금, 은, 팔라디움, 로디움, 인디움, 니켈, 코발트, 철, 스트론티움, 스칸디움, 루쎄니움, 망간, 구리, 이트리움, 이터비움, 나이오븀, 탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속, 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 탄산염이며,[L] is lithium, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, indium, nickel, cobalt, iron, strontium, scandium, ruthenium, manganese, copper, yttrium, iterium, niobium, tantalum 1 or 2 or more metals selected from the group consisting of, oxides containing one or two or more metals or carbonates containing one or two or more metals,
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
0.4≤x≤0.8이고, 0.4≤x≤0.8,
0.0001≤y≤0.4이고, 0.0001 ≦ y ≦ 0.4,
0.0001≤z≤0.4이고, 0.0001≤z≤0.4,
0.0001≤p≤0.4이고,0.0001≤p≤0.4,
0.0001≤s≤0.4이다.0.0001≤s≤0.4.
여기서, L은 첨가제로서 상기 범위에서 첨가됨으로써 유전율을 낮추고, 초전 특성을 올리며, 온도 안정성 등을 향상시킨다.
Here, L is added as the additive in the above range to lower the dielectric constant, increase the pyroelectric properties, improve the temperature stability and the like.
상기한 초전 재료는 단결정으로 성장시켜 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 결정의 배향을 <111>로 하는 경우 초전 재료가 매우 우수한 성능을 갖고, 센서의 응답 속도 및 노이즈 수준이 크게 개선된다. 아울러, 상기 초전 재료의 배향을 <001>로 한 경우에도 우수한 응답 속도 및 노이즈 특성을 얻을 수 있다. It is preferable to grow and use the above-mentioned pyroelectric material as a single crystal. At this time, when the orientation of the crystal is <111>, the pyroelectric material has very excellent performance, and the response speed and noise level of the sensor are greatly improved. In addition, even when the orientation of the pyroelectric material is set to <001>, excellent response speed and noise characteristics can be obtained.
한편, 초전 소자(70)는 그 자체로는 매우 작은 크기의 전하를 발생시키므로, 이를 증폭하기 위해 추가적인 회로가 결합될 수 있으며, 이에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.On the other hand, since the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초적 적외선 센서의 등가 회로도를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 회로는 도 2의 기판(30) 상에 배치되며, 초전 소자(70)는 2개의 초전 재료(72, 74)를 포함할 수 있다. 이때, 두 개의 초전 재료(72, 74)를 서로 반대의 배향으로 부착함으로써, 적외선 감지에 의한 전하 발생이 증폭될 수 있다.3 is an equivalent circuit diagram of a paramagnetic infrared sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. The circuit according to the present embodiment is disposed on the
각각의 초전 재료(72, 74)는 높은 값의 저항(92, 94)의 양단에 접속된다. 이에 의해, 미약한 전하가 발생하여 낮은 전류가 흐르더라도 저항(92)에 의해 큰 전압이 발생할 수 있고, 이에 의해 적외선 감지 여부가 용이하게 감지될 수 있다. Each
초전 재료(72)와 저항(92)의 일단은 트랜지스터(80)의 게이트 단자에 접속된다. 이로써, 적외선 입사 시에 초전 재료(72)에 의해 발생한 작은 전하는 저항(92)에 의해 큰 값의 전압으로 변환되고, 이는 다시 트랜지스터(80)의 증폭을 거쳐 외부 회로에서 사용하기에 적절한 신호로 변환되어 출력되는 것이다.One end of the
위와 같은 구성의 초전 적외선 센서는 적외선에 대한 응답 속도가 빠르고 우수한 노이즈 특성을 갖는다. 따라서, 엘리베이터 앞, 복도, 화장실, 창고, 계단 등의 경보장치로 활용될 수 있으며, 나아가 각종 첨단 기기의 센서로서도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.The pyroelectric infrared sensor of the above configuration has a fast response to infrared light and has excellent noise characteristics. Therefore, it can be used as an alarm device in front of an elevator, a corridor, a toilet, a warehouse, a staircase, and is expected to be widely used as a sensor of various advanced devices.
또한, 위와 같은 본 발명의 초전 센서는 밀리미터 웨이브 센서로 이용될 수도 있다. 상기한 초전 재료는 밀리미터 웨이브를 감지한 경우에도 적외선 감지의 경우와 유사한 방식으로 전하를 발생하므로, 역시 우수한 성능의 센서를 얻을 수 있게 된다.
In addition, the pyroelectric sensor of the present invention as described above may be used as a millimeter wave sensor. The pyroelectric material generates a charge even in the case of detecting a millimeter wave, in a manner similar to that of infrared sensing, and thus a sensor having excellent performance can be obtained.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위하여 실시예를 들어 기술할 것이나, 이하에서 예시될 실시예가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples in order to explain the present invention in detail, but the embodiments to be described below are not intended to limit the present invention.
실시예 1Example 1
도 1 내지 도 3의 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 센서를 구현하였다. 이때, 하우징으로는 TO39 하우징을 사용하고, 트랜지스터로서는 JFET를 사용하였다. 초전재료는 InO-MnO-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 단결정을 사용하였고, 각 성분의 함량은 InO, MnO, Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3, PbTiO3 각각 4.72 mol%, 0.94 mol%, 29.25 mol%, 65.09 mol%이며, 배향은 <111>을 사용하였다. 여기서, 하우징의 개구의 크기는 5.0 mm2,초전 재료의 크기는 2.0 X 2.0 mm2, 2개의 저항(92, 94)의 크기는 각각 33 GΩ을 사용하였다.
According to the configuration of FIGS. 1 to 3, a pyroelectric sensor according to an exemplary embodiment of the present invention is implemented. At this time, TO39 housing was used as a housing, and JFET was used as a transistor. Pyroelectric materials are InO-MnO-Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 was used as the single crystal, the content of each component is InO, MnO, Pb (Mg 1 /3 Nb 2/3) O 3 , PbTiO 3 were 4.72 mol%, 0.94 mol%, 29.25 mol%, and 65.09 mol%, respectively, and the orientation was <111>. Here, the size of the opening of the housing was 5.0 mm 2 , the size of the pyroelectric material was 2.0 × 2.0 mm 2 , and the sizes of the two
실시예 2Example 2
도 1 내지 도 3의 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 초전 센서를 구현하였다. 이때, 하우징으로는 TO39 하우징을 사용하고, 트랜지스터로서는 JFET를 사용하였다. 초전재료는 LiTaO3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 단결정을 사용하였고, 각 성분의 함량은 LiTaO3, Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3, PbTiO3 각각 2.91 mol%, 30.10 mol%, 66.99 mol%이며, 배향은 <111>을 사용하였다. 여기서, 하우징의 개구의 크기는 5.0 mm2,초전 재료의 크기는 2.0 X 2.0 mm2, 2개의 저항(92, 94)의 크기는 각각 33 GΩ을 사용하였다.
According to the configuration of FIGS. 1 to 3, a pyroelectric sensor according to an exemplary embodiment of the present invention is implemented. At this time, TO39 housing was used as a housing, and JFET was used as a transistor. Pyroelectric materials LiTaO 3 -Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 was used as the single crystal, the content of each component is LiTaO 3, Pb (Mg 1/ 3 Nb 2/3) O 3, PbTiO 3 and 2.91 mol%, 30.10 mol% and 66.99 mol%, respectively, and the orientation was <111>. Here, the size of the opening of the housing was 5.0 mm 2 , the size of the pyroelectric material was 2.0 × 2.0 mm 2 , and the sizes of the two
실험예Experimental Example
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 초전 적외선 센서에 대해 전압 응답성, 노이즈 밀도 및 감도를 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 1과 같다.Voltage response, noise density, and sensitivity were measured for the pyroelectric infrared sensors of Examples 1 to 3, and the results are shown in Table 1 below.
[500K, 10Hz, 25℃, 개구 없는 경우]Voltage responsiveness (rms)
[500K, 10Hz, 25 ℃, without opening]
[500K, 10Hz, 25℃, 개구 있는 경우]Voltage responsiveness (rms)
[500K, 10Hz, 25 ℃, with opening]
[10Hz, BW 1Hz, 25℃]Noise density (rms)
[10Hz, BW 1Hz, 25 ℃]
[500K, 10Hz, BW 1Hz, 25℃]Detectivity
[500K, 10Hz, BW 1Hz, 25 ℃]
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 초전 센서의 노이즈 밀도는 종래 센서의 노이즈 밀도 50μV/(sqrt[Hz])에 비해 현저히 개선된 값을 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, 주파수 응답성(fequency responsivity)을 측정한 결과, 1Hz에서 100%의 값을 가져 종래의 센서에 비해 10배 이상 개선된 값을 얻을 수 있었다.
As shown in Table 1, it was confirmed that the noise density of the pyroelectric sensors of Examples 1 to 3 has a significantly improved value compared to the noise density of 50μV / (sqrt [Hz]) of the conventional sensor. In addition, as a result of measuring frequency responsivity, a value of 100% was obtained at 1 Hz, and thus, a
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (12)
상기 초전 소자는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 초전 재료를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
[화학식 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T]
여기서,
[P]는 산화납[PbO, PbO2, Pb3O4]이고,
[M]은 산화마그네슘[MgO], 산화아연[ZnO] 또는 산화지르코늄[ZrO2]이고,
[N]은 산화나이오비움[Nb2O5]이고,
[T]는 산화티탄[TiO2]이고,
[L]은 리튬, 백금, 금, 은, 팔라디움, 로디움, 인디움, 니켈, 코발트, 철, 스트론티움, 스칸디움, 루쎄니움, 망간, 구리, 이트리움, 이터비움, 나이오븀, 탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속, 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 탄산염이며,
상기 화학식 1에서,
0.4≤x≤0.8이고,
0.0001≤y≤0.4이고,
0.0001≤z≤0.4이고,
0.0001≤p≤0.4이고,
0.0001≤s≤0.4이다.
It includes a pyroelectric element for generating a charge by the incident of infrared rays,
The pyroelectric element is a pyroelectric infrared sensor comprising a pyroelectric material having a composition of the following formula (1).
[Formula 1]
s [L] -x [P] y [M] z [N] p [T]
here,
[P] is lead oxide [PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 ],
[M] is magnesium oxide [MgO], zinc oxide [ZnO] or zirconium oxide [ZrO 2 ],
[N] is niobium oxide [Nb 2 O 5 ],
[T] is titanium oxide [TiO 2 ],
[L] is lithium, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, indium, nickel, cobalt, iron, strontium, scandium, ruthenium, manganese, copper, yttrium, iterium, niobium, tantalum 1 or 2 or more metals selected from the group consisting of, oxides containing one or two or more metals or carbonates containing one or two or more metals,
In Chemical Formula 1,
0.4≤x≤0.8,
0.0001 ≦ y ≦ 0.4,
0.0001≤z≤0.4,
0.0001≤p≤0.4,
0.0001≤s≤0.4.
상기 초전 재료는 단결정인 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
The method of claim 1,
And the pyroelectric material is a single crystal.
상기 초전 소자에 접속된 저항 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
The method of claim 1,
And a resistance element connected to said pyroelectric element.
전계 효과 트랜지스터를 더 포함하며,
상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트는 상기 초전 소자 및 상기 저항 소자에 접속된 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
The method of claim 3,
Further comprising a field effect transistor,
And a gate of the field effect transistor is connected to the pyroelectric element and the resistance element.
상기 초전 재료는 <111> 배향의 단결정인 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
The method of claim 2,
The pyroelectric material is a pyroelectric infrared sensor, characterized in that the single crystal of the <111> orientation.
상기 초전 재료는 <001> 배향의 단결정인 것을 특징으로 하는 초전 적외선 센서.
The method of claim 2,
The pyroelectric material is a pyroelectric infrared sensor, characterized in that the single crystal of the <001> orientation.
상기 초전 소자는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 초전 재료를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초전 밀리미터 웨이브 센서.
[화학식 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T]
여기서,
[P]는 산화납[PbO, PbO2, Pb3O4]이고,
[M]은 산화마그네슘[MgO], 산화아연[ZnO] 또는 산화지르코늄[ZrO2]이고,
[N]은 산화나이오비움[Nb2O5]이고,
[T]는 산화티탄[TiO2]이고,
[L]은 리튬, 백금, 금, 은, 팔라디움, 로디움, 인디움, 니켈, 코발트, 철, 스트론티움, 스칸디움, 루쎄니움, 망간, 구리, 이트리움, 이터비움, 나이오븀, 탄탈륨으로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 금속, 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 산화물 또는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 탄산염이며,
상기 화학식 1에서,
0.4≤x≤0.8이고,
0.0001≤y≤0.4이고,
0.0001≤z≤0.4이고,
0.0001≤p≤0.4이고,
0.0001≤s≤0.4이다.
A pyroelectric element that generates charge by incidence of a millimeter wave,
The pyroelectric millimeter wave sensor comprising the pyroelectric material having a composition of Formula 1 below.
[Formula 1]
s [L] -x [P] y [M] z [N] p [T]
here,
[P] is lead oxide [PbO, PbO 2 , Pb 3 O 4 ],
[M] is magnesium oxide [MgO], zinc oxide [ZnO] or zirconium oxide [ZrO 2 ],
[N] is niobium oxide [Nb 2 O 5 ],
[T] is titanium oxide [TiO 2 ],
[L] is lithium, platinum, gold, silver, palladium, rhodium, indium, nickel, cobalt, iron, strontium, scandium, ruthenium, manganese, copper, yttrium, iterium, niobium, tantalum 1 or 2 or more metals selected from the group consisting of, oxides containing one or two or more metals or carbonates containing one or two or more metals,
In Chemical Formula 1,
0.4≤x≤0.8,
0.0001 ≦ y ≦ 0.4,
0.0001≤z≤0.4,
0.0001≤p≤0.4,
0.0001≤s≤0.4.
A power line safety monitoring system comprising the pyroelectric infrared sensor of any one of claims 1 to 6.
Household or personal electronic device comprising the pyroelectric infrared sensor of any one of claims 1 to 6.
An automobile comprising the pyroelectric infrared sensor of any one of claims 1 to 6.
A mobile communication device comprising the pyroelectric infrared sensor of any one of claims 1 to 6.
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