KR20180038285A - 센서 - Google Patents
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Abstract
센서가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서는, 기판; 상기 기판의 일 면에 층을 형성하며 배치되는 제1 전극패턴; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴과 분리된 제2 전극패턴; 상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 제1 전극패턴과 상기 제2 전극패턴을 덮으며 반도체를 함유하는 감지층; 상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 감지층의 적어도 일부를 덮으며, 상기 감지층과 다른 소재를 함유하는 보호층; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴에 전기적으로 연결된 제1 전극패드; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제2 전극패턴에 전기적으로 연결된 제2 전극패드; 그리고 상기 기판을 수용하고, 상기 기판에 이격된 필터를 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 기판은, 상기 제1, 2 전극패턴의 외측 경계에 인접하여 형성된 개구부를 구비할 수 있다.
Description
본 발명은 센서에 관한 것으로, 기체를 감지할 수 있는 가스센서에 관한 것이다.
센서는 주어진 환경에서 상태 또는 그 상태의 변화를 감지하고, 그에 대응되는 신호를 제공하는 것이다(A sensor is an object whose purpose is to detect events or changes in its environment, and then provide a corresponding output). 센서는 일종의 변환장치인데, 다양한 형태의 신호를 제공할 수 있으나, 주로 전기적 또는 광학적 신호를 제공할 수 있다(A sensor is a type of transducer; sensors may provide various types of output, but typically use electrical or optical signals).
가스센서는 주어진 환경의 기체의 구성 또는 기체의 분포 등을 감지할 수 있는 장치이다(A gas sensor or a gas detector is a device that detects the presence of gases in an area). 이러한 가스센서는 사람이나 동물과 같은 생명체에 유해할 수 있는 많은 가스를 감지할 수 있어 매우 중요하다 할 수 있다(This type of device is important because there are many gases that can be harmful to organic life, such as humans or animals).
최근, 소형화 기술의 발전에 따라, 이러한 센서의 소형화가 이루어지고 있는데, 센서의 크기가 미리 미터에서 마이크로 미터 단위까지 작아지고 있다. 센서의 소형화 기술은 센서의 크기를 미세하게 줄이는 것뿐만 아니라, 센서의 감도, 센서의 반응신속성, 센서의 내구성, 그리고 센서제조의 경제성 등을 유지하기 위한 것이 될 수 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른(another) 목적은 가스 감응 특성을 향상시킬 수 있는 가스센서를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 내구성을 향상시킬 수 있는 가스센서를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 센서 내부로 가스의 유입 또는 유출이 용이한 가스센서를 제공하는 것일 수 있다.
또 다른 목적은 유입되는 노이즈 가스를 제거하는 가스센서를 제공하는 것일 수 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판의 일 면에 층을 형성하며 배치되는 제1 전극패턴; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴과 분리된 제2 전극패턴; 상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 제1 전극패턴과 상기 제2 전극패턴을 덮으며 반도체를 함유하는 감지층; 상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 감지층의 적어도 일부를 덮으며, 상기 감지층과 다른 소재를 함유하는 보호층; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴에 전기적으로 연결된 제1 전극패드; 상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제2 전극패턴에 전기적으로 연결된 제2 전극패드; 그리고 상기 기판을 수용하고, 상기 기판에 이격된 필터를 구비하는 하우징을 포함하고, 상기 기판은, 상기 제1, 2 전극패턴의 외측 경계에 인접하여 형성된 개구부를 구비하는 센서를 제공한다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 가스 감응 특성을 향상시킬 수 있는 가스센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 내구성을 향상시킬 수 있는 가스센서를 제공하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 센서 내부로 가스의 유입 또는 유출이 용이한 가스센서를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 노이즈 가스를 제거하는 가스센서를 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서를 나타낸 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 전극(120)의 예들을 도시한 도면이다.
도 8 및 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 단면의 예들을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 예들을 나타낸 도면이다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따라 개구부가 형성된 기판을 포함하는 센서의 일 단면을 나타내는 도면이다.
도 19 내지 22은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 감지 효과의 예들을 도시한 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 전극(120)의 예들을 도시한 도면이다.
도 8 및 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 단면의 예들을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 예들을 나타낸 도면이다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따라 개구부가 형성된 기판을 포함하는 센서의 일 단면을 나타내는 도면이다.
도 19 내지 22은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 감지 효과의 예들을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
가스센서(gas sensor)는 크게 고체 전해질타입, 접촉 연소타입, 전기화학타입, 반도체타입 센서로 구분될 수 있다. 반도체타입 가스센서는 반도체식 마이크로 가스센서라 호칭될 수 있다. 반도체타입 가스센서는, 특정 기체가 센서의 감지물질에 흡착될 때, 그 감지 물질의 전기 전도도가 변화하는 것을 측정하여 일정 농도 이상의 기체의 유무를 검출할 수 있다.
이하에서, 반도체타입 가스센서를 일 예로 들어 설명하지만, 앞서 언급한 다른 타입의 가스센서의 활용을 배제하는 것은 아니다.
가스센서는, 일산화탄소(CO), 메탄(CH4), 에탄올(CH2H6O) 등을 감지할 수 있다. 가스센서가 탐지 또는 감지할 수 있는 기체의 종류는 매우 다양하며, 앞서 언급한 기체에 한정되지 않는다.
다시 말해, 가스센서는 인체에 유해한 기체뿐만 아니라 인체에 무해하거나 유익한 기체를 탐지(detect) 또는 감지(sensing)할 수 있다. 예를 들어, 가스센서는 주어진 환경의 공기의 질을 감지할 수 있는데, 이러한 공기의 질에는 유해한 가스뿐만 아니라 산소 등의 유익한 가스를 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센서(10)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 플레이트(210)가 나타난다. 플레이트(210)의 상부에 캡(310)이 장착될 수 있다. 캡(310)의 일 측에 필터(320)가 위치할 수 있다. 플레이트(210)와 캡(310)은, 내부 공간을 형성할 수 있다. 플레이트(210)와 캡(310)에 의해 형성된 내부 공간(이하 '내부 공간'이라 함)에, 연결부(221, 223, 225, 227)가 위치할 수 있다. 플레이트(210)와 캡(310)은, 내부 공간을 구비한 하우징(housing)이라 할 수 있다. 하우징(210, 310)은, 기판(110)을 수용할 수 있다. 캡(310)은, 금속(metal)으로 구성될 수 있다.
플레이트(210)에는 적어도 하나의 홀(hole)이 형성될 수 있다. 연결부(221, 223, 225, 227)는, 플레이트(210)에 형성된 홀(hole)을 통과할 수 있다. 플레이트(210)에 형성된 홀(hole)은, 가스가 통과하는 통로가 될 수 있다.
홀(hole)을 통과한 연결부(221, 223, 225, 227)는, 다른 전자 부품에 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 전자 부품은, 예를 들어 데이터 획득 장치(DAQ device) 또는/및 알람 장치(alarm device)일 수 있다.
연결부(221, 223, 225, 227)는, 플레이트(210)와 캡(310)에 의해 형성된 내부 공간에서 기판(110)에 물리적 또는/및 전기적 연결될 수 있다. 연결부(221, 223, 225, 227)와 기판은, 금속 페이스트(matal paste)에 의해 고정될 수 있다.
기판(110)의 일 면에, 가스를 감지하는 감지물질(미도시)과 감지물질(미도시)에 전기적으로 연결된 전극(미도시)이 적층될 수 있다. 캡(310)의 상부에서 유입된 가스(gas)는 기판(110)에 적층된 감지물질(미도시)과 반응하여 전극(미도시)에 영향을 줄 수 있다.
도 2는, 도 1의 단면도일 수 있다. 도 2를 참조하면, 외부 가스는 캡(310)에 설치된 필터(320)를 통과할 수 있다. 외부 가스는 제1 가스라 칭할 수 있다. 제1 가스는 필터(320)를 통과하여 제2 가스로 될 수 있다. 제2 가스는, 제1 가스 중에서 필터(320)에 의해 여과된 가스를 제외한 나머지 가스를 의미할 수 있다. 센서(10)가 감지하고자 하는 가스를 타겟 가스(target gas)라 할 수 있다. 노이즈 가스(noise gas)는, 센서(10)의 오작동을 일으킬 수 있는 가스 또는/및 센서(10)의 감응도를 저하시키는 가스를 의미할 수 있다. 필터(320)가 필터링하는 가스는, 노이즈 가스(noise gas)일 수 있다.
필터(320)는, 탄소 섬유(carbon fiber)를 포함할 수 있다. 필터(320)에 포함된 탄소 섬유에, 이산화규소(SiO2) 등이 흡착될 수 있다. 필터(320)에 포함된 탄소 섬유에 흡착된 이산화규소는, 졸(sol)의 상태에서 탄소 섬유에 코팅(coating)될 수 있다. 필터(320)는 예를 들어 에탄올을 흡착하여 노이즈 가스의 적어도 일부를 제거할 수 있다.
예를 들어 타겟 가스는, HFC 가스(Hydrofluorocarbons gas)일 수 있다. HFC 가스는, 냉매 가스로 이용될 수 있다. HFC 가스는, 예를 들어 CF2H2 또는/및 CHF2CF3 일 수 있다. 예를 들어 노이즈 가스는, 히드록시기(Hydroxy group) 화학군일 수 있다. 예를 들어 노이즈 가스는, 에탄올 가스 또는/및 메탄올 가스일 수 있다. 제2 가스는, 제1 가스 중에서 노이즈 가스의 적어도 일부가 제거된 상태의 가스를 의미할 수 있다. 제2 가스는, 기판(110)을 향해 이동할 수 있다.
기판(110)은, 연결부(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 금속 페이스트(MP)는, 기판(110)과 연결부(110)를 전기적으로 연결할 수 있다. 또는 금속 페이스트(MP)는, 기판(110)을 연결부(110)에 고정시킬 수 있다.
전극(120)은, 기판(110)의 일면에 적층될 수 있다. 전극(120)은, 기판(110)에 형성된 패턴(pattern, 미도시)을 포함할 수 있다. 전극(120)은, 연결부(221, 225)에 전기적으로 연결될 수 있다. 감지층(160)은, 전극(120)의 적어도 일부를 덮으며 기판(110)의 일면에 적층될 수 있다. 감지층(160)은, 전극(120)에 접할 수 있다. 감지층(160)은, 일정 온도 이상에서 가스에 반응할 수 있다. 예를 들어 감지층(160)은, 약 300도씨 이상에서 가스에 반응할 수 있다. 전극(120)은 감지층(160)에 열을 제공할 수 있다. 기판(110)의 열전도는, 센서(10)의 에너지 효율과 관련될 수 있다.
전극(120)의 적어도 일부와 감지층(160)은, 감지회로(미도시)를 구성할 수 있다. 여기서 감지회로(미도시)는, 가스와의 반응 여부에 따라 다른 전기신호를 획득하는 회로를 의미할 수 있다. 감지층(160)은, 타겟 가스와 반응할 수 있다. 감지층(160)이 타겟 가스와 반응할 때 감지회로(미도시)가 획득하는 전기신호는, 감지층(160)이 타겟 가스와 반응하지 않을 때 감지회로(미도시)가 획득하는 전기신호와 다를 수 있다.
보호층(170)은, 감지층(160)을 덮으면서 기판(110)의 일면에 적층될 수 있다. 보호층(170)은, 가스를 필터링할 수 있다. 예를 들어 보호층(170)은, 내부 공간에 유입된 제2 가스를 필터링하여 제3 가스를 감지층(160)에 제공할 수 있다. 제3 가스는, 제2 가스 중에서 노이즈 가스의 적어도 일부가 제거된 상태의 가스를 의미할 수 있다. 제3 가스에 포함된 타겟 가스의 함량비는, 제2 가스에 포함된 타겟 가스의 함량비에 비하여 클 수 있다. 보호층(170)에 의하여, 센서(10)의 감응 특성이 개선될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 기판(110)은 평판 형상을 가질 수 있다. 기판(110)의 두께는 얇게 형성될 수 있다. 즉 기판(110)은 박막형일 수 있다. 기판(110)은 다공성(porous)일 수 있다. 기판(110)은 양극 처리된 알루미늄 산화물(Anodized Aluminum Oxide, AAO)을 포함할 수 있다.
기판(110)은, 일면(111)과 타면(112)을 포함할 수 있다. 도 3에서 기판의 일면(111)이 관찰된다. 기판의 타면(112)은, 기판의 일면(111)의 반대측 면을 의미할 수 있다.
도 3을 참조하면, 기판의 일면(111)의 일부가 확대된 모습이 나타난다. 복수 개의 함몰부(DPR)가 기판(110)의 일면(111)의 표면에 형성될 수 있다. 함몰부(DPR)는, 기판(110)의 내부에서 비어 있는 공간의 형태일 수 있다. 기판(110)의 표면 및 내부에 비어 있는 공간이 형성될 수 있으며, 비어 있는 공간은 열을 차단하는 효과를 가질 수 있다.
도 4 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 전극(120)의 예들을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 전극패턴(121), 연결전극(131, 132), 그리고 제1 전극패드(141, 142)가 관찰된다. 제1 전극패턴(121), 연결전극(131, 132), 그리고 제1 전극패드(141, 142)는, 히팅전극(120a)을 형성할 수 있다.
제1 전극패턴(121)은 전기저항(electrical resistance)을 가지는 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 전극패턴(121)은, 백금(platinum)을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 전극패턴(121)은 100옴(ohm)의 저항을 가질 수 있다.
제1 전극패턴(121)은 와인딩(winding)될 수 있다. 제1 전극패턴(121)은 복수의 획수로 굽어질 수 있다. 이에 따라, 제1 전극패턴(121)은 단위면적당 발열면적을 높일 수 있다.
제1 전극패드(141, 142)는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어 제1 전극패드(141, 142)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 히팅전극패드(142)를 포함할 수 있다. 제1 히팅전극패드(141)는 제1 전극패턴(121)의 일측에 전기적으로 연결되고, 제2 히팅전극패드(142)는 제1 전극패턴(121)의 타측에 전기적으로 연결될 수 있다.
연결전극(131, 132)은, 제1 전극패턴(121)과 제1 전극패드(141, 142)를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어 제1 연결전극(131)은, 제1 전극패턴(121)과 제1 히팅전극패드(141)를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어 제2 연결전극(132)은, 제1 전극패턴(121)과 제2 히팅전극패드(142)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 전극패턴(121), 연결전극(131, 132), 그리고 제1 전극패드(141, 142)는, 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 전극패턴(121), 연결전극(131, 132), 그리고 제1 전극패드(141, 142)는, 기판(110, 도 3 참조)의 일면에 스크린 프린팅(screen printing)으로 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 전극패턴(121)은, 평판부(121b)와 와인딩부(121a, 121c)를 포함할 수 있다. 평판부(121b)는 박막의 평판일 수 있다. 와인딩부(121a, 121c)는, 제1 와인딩부(121a)와 제2 와인딩부(121c)를 포함할 수 있다. 제1 와인딩부(121a)는, 평판부(121b)의 일측에 연결될 수 있다. 제2 와인딩부(121c)는, 평판부(121b)의 타측에 연결될 수 있다. 평판부(121b)는, 제1 와인딩부(121a)와 제2 와인딩부(121c)의 사이에 위치할 수 있다. 평판부(121b)와 와인딩부(121a, 121c)는, 일체로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 전극패턴(126a), 제3 전극패턴(126b), 제2 전극패드(143), 제3 전극패드(144), 제3 연결전극(133), 그리고 제4 연결전극(134)이 나타난다. 제2 전극패턴(126a), 제3 전극패턴(126b), 제2 전극패드(143), 제3 전극패드(144), 제3 연결전극(133), 그리고 제4 연결전극(134)은, 감지전극(120b)을 형성할 수 있다.
제2 전극패턴(126a), 제3 전극패턴(126b), 제2 전극패드(143), 제3 전극패드(144), 제3 연결전극(133), 그리고 제4 연결전극(134)은, 감지회로(미도시)의 일부를 형성할 수 있다. 제2 전극패턴(126a), 제3 전극패턴(126b), 제2 전극패드(143), 제3 전극패드(144), 제3 연결전극(133), 그리고 제4 연결전극(134)은, 기판(110, 도 3 참조)의 일면에 스크린 프린팅(screen printing)으로 형성될 수 있다.
제2 전극패턴(126a)은 와인딩(winding)될 수 있다. 제3 전극패턴(126b)은, 제2 전극패턴(126b)과 쌍을 이루어 와인딩될 수 있다. 제3 전극패턴(126b)은, 제2 전극패턴(126a)에 이격되거나 제2 전극패턴(126a)으로부터 분리된 상태일 수 있다. 즉 제3 전극패턴(126b)은 제2 전극패턴(126a)에 연결되지 않을 수 있다. 제2 전극패턴(126a)과 제3 전극패턴(126b)은, 미로(maze)의 형상을 형성할 수 있다.
제2 전극패턴(126a)의 일측은, 제3 연결전극(133)을 통해 제2 전극패드(143)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제3 전극패턴(126b)의 일측은, 제4 연결전극(134)을 통해 제3 전극패드(144)에 전기적으로 연결될 수 있다.
감지층(160, 도 2 참조)은, 제2 전극패턴(126a)과 제3 전극패턴(126b)을 연결할 수 있다. 감지층(160, 도 2 참조)의 물성은, 가스와의 반응에 따라 달라질 수 있다. 감지층(160, 도 2 참조)의 물성에 따라 제2 전극패턴(126a)과 제3 전극패턴(126b) 사이의 전기신호 또는 전기적 연결 상태가 달라질 수 있다.
도 7을 참조하면, 히팅전극(120a)은 감지전극(120b)과 오버랩될 수 있다. 히팅전극(120a)은, 감지전극(120b)에 인접하여 감지층(160, 도 2 참조)에 열을 제공할 수 있다. 감지전극(120b)은, 일정 온도 이상에서 가스를 탐지 또는 감지할 수 있다.
도 8 및 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 단면의 예들을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 기판(110)의 상측에 히팅전극(120a)의 적어도 일부가 적층될 수 있다. 예를 들어 기판(110)의 상측에 제1 전극패턴(121)이 적층될 수 있다. 절연층(150)은, 제1 전극패턴(121)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 절연층(150)은, 히팅전극(120a)과 감지전극(120b)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연층(150)은, 히팅전극(120a)과 감지층(170)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
감지전극(120b)은, 절연층(150)의 상면에 위치할 수 있다. 감지전극(120b)은 히팅전극(120a)과 수직 배치될 수 있다. 예를 들어 제2 전극패턴(126) 또는 제3 전극패턴(126)은, 절연층(150)의 상면에 위치하며 히팅전극(120a)에 전기적으로 분리될 수 있다.
감지층(160)은, 감지전극(120b)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 감지층(160)은, 절연층(150)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 감지층(160)은, N-type 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어 감지층(160)은, 산화주석(SnO2)을 포함할 수 있다.
일정 온도 이상 예를 들어 300도씨 이상에서, 공기(air) 중의 산소 분자(oxygen molecule)의 일부는 분해되어 산소 원자(oxygen atom)로 되고 산소 원자의 일부는 감지층(160)에 흡착될 수 있다. 감지층(160)에 흡착된 산소 원자는 감지층(160)으로부터 전자(electron)를 획득하여 산소 음이온(oxygen negative ion)이 될 수 있다. 산소 원자로부터 전자를 상실한 감지층(160)은 공핍층(depletion)을 형성할 수 있다. 이 상태에서, 감지층(160)의 전기저항은 상대적으로 높을 수 있다.
타겟 가스는, 환원성 가스일 수 있다. 즉 타겟 가스는, 감지층(160)의 표면에 위치하는 산소 음이온과 반응 또는/및 결합하여 전자(electron)을 감지층(160)에 제공할 수 있다. 타겟 가스로부터 전자를 제공받은 감지층(160)의 전기저항은 상대적으로 낮을 수 있다. 다시 말해, 일반 공기에 노출된 감지층(160)의 전기저항에 비하여, 타겟 가스에 노출된 감지층(160)의 전기저항은 낮을 수 있다.
감지층(160)은, P-type 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어 감지층(160)은, 산화니켈(Nickel oxide)을 포함할 수 있다. 산화니켈과 산화주석은, P-N 접합(p-n junction)될 수 있다. 산화주석과 산화니켈을 포함하는 감지층(160)은, 공핍층을 상대적으로 많이 함유할 수 있다.
감지층(160)은, 표면에 산소 음이온을 부착함으로써 타겟 가스와 반응할 수 있다. 노이즈 가스는, 감지층(160)의 표면에 부착되어 산소 음이온의 감지층(160)에의 부착을 억제할 수 있다. 예를 들어 수산화이온(hydro oxide ion)은, 노이즈 가스로서 산소 음이온과 경쟁할 수 있다. 수산화이온이 감지층(160)에 부착되면 타겟 가스와 산소 음이온과의 반응 단면(reaction cross section)이 감소할 수 있으므로, 노이즈 가스의 제거가 요구될 수 있다. 또한 감지층(160)이 외부에 직접 노출되는 경우, 각종 오염원에 노출될 우려가 있다.
보호층(170)은, 감지층(160)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 보호층(170)은, 노이즈 가스 또는/및 각종 오염원으로부터 감지층(160)을 보호할 수 있다. 보호층(170)은, 노이즈 가스를 필터링할 수 있다. 보호층(170)은, 예를 들어 수산화기를 포함하는 가스를 필터링할 수 있다. 예를 들어 보호층(170)은, 에탄올 가스 또는/및 메탄올 가스를 필터링할 수 있다.
예를 들어 산화 알루미늄(또는 알루미늄 산화물)을 포함할 수 있다. 또는 보호층(170)은, 예를 들어 이산화규소를 포함할 수 있다. 보호층(170)은, 금속 촉매를 포함할 수 있다. 예를 들어 보호층(170)은, 팔라듐(Pd) 또는/및 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 히팅전극(120a)은 기판(110)의 상측에 형성될 수 있다. 감지전극(120b)은 기판(110)의 상측에 형성되되 히팅전극(120a)과 분리될 수 있다. 다시 말해, 감지전극(120b)은, 히팅전극(120a)과 수평 배치될 수 있다.
절연층(150)은, 기판(110)의 상측에 형성될 수 있다. 절연층(150)은, 히팅전극(120a)과 감지전극(120b)을 절연시킬 수 있다. 감지층(160)은, 감지전극(120b)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 감지층(160)은 절연층(150)을 덮을 수 잇다. 감지층(160)은 감지전극(120b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 감지층(160)은, 절연층(150)에 의해 히팅전극(120a)과 절연될 수 있다. 보호층(170)은, 감지층(160)을 덮을 수 있다.
도 10 내지 17은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 예들을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 기판(110)은 전체적으로 사각형의 형상일 수 있다. 기판(110)은 절연체일 수 있다. 기판(110)은 개구부(AR1, AR2)를 구비할 수 있다. 개구부(AR1, AR2)는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어 개구부(AR1, AR2)는, 제1 개구부(AR1)와 제2 개구부(AR2)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제2 개구부(AR2)와 대칭일 수 있다. 전극패턴(121, 126a, 126b)은 기판(110)에 형성될 수 있다. 전극패턴(121, 126a, 126b)은, 전체적으로 개구부(AR1, AR2)에 의해 둘러싸인 형상일 수 있다.
기판(110)은, 아우터 기판(110a)과 이너 기판(110b)을 구비할 수 있다. 아우터 기판(110a)은, 이너 기판(110b)을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 개구부(AR1, AR2)는, 아우터 기판(110a)과 이너 기판(110b) 사이에 위치할 수 있다. 전극패턴(121, 126a, 126b)은, 이너 기판(110b) 상에 위치할 수 있다. 전극패드(141, 142, 143, 144)는, 아우터 기판(110a) 상에 위치할 수 있다. 전극패드(141, 142, 143, 144)는, 예를 들어 아우터 기판(110a)의 각 코너(corner)에 인접할 수 있다.
이너 기판(110b)에 위치한 제1 전극패턴(121)은, 열을 발생시킬 수 있다. 제1 전극패턴(121)에 의해 발생된 열은, 산소 음이온을 형성하는데 이용될 수 있다. 제1 전극패턴(121)에 의해 발생된 열에너지가 외부로 전달되면 에너지 손실이 될 수 있다. 이너 기판(110b)과 아우터 기판(110a) 사이에 위치하는 개구부(AR1, AR2)는, 이너 기판(110b)에서 발생된 열이 아우터 기판(110a)으로 전도되는 것을 억제할 수 있다.
개구부(AR1, AR2)는, 사각형의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 개구부(AR1, AR2)는, 사각형, 직사각형, 평행사변형, 사다리꼴, 또는 이들의 조합의 형상을 가질 수 있다.
브릿지(BR1, BR2)는, 아우터 기판(110a)과 이너 기판(110b)을 연결할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2)는, 복수 개로 구비될 수 있다. 각 브릿지(BR1, BR2)는, 개구부(AR1, AR2)의 사이에 위치할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2)는, 제1 브릿지(BR1)와 제2 브릿지(BR2)를 포함할 수 있다. 연결전극(131, 132, 133, 134)은, 브릿지(BR1, BR2) 상에 위치할 수 있다.
브릿지(BR1, BR2)에 위치한 연결전극(131, 132, 133, 134)은, 이너 기판(110b)에 위치한 전극패턴(121, 126a, 126b)과 아우터 기판(110a)에 위치한 전극패드(141, 142, 143, 144)를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들어 제1 연결전극(131)은 제1 전극패턴(121)의 일측과 제1 히팅전극패드(141)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제2 연결전극(132)은 제1 전극패턴(121)의 타측과 제2 히팅전극패드(142)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제3 연결전극(133)은 제2 전극패턴(126a)과 제2 전극패드(143)를 연결할 수 있다. 예를 들어 제4 연결전극(134)은 제3 전극패턴(126b)과 제3 전극패드(144)를 연결할 수 있다.
도 11을 참조하면, 개구부(AR1, AR2, AR3)는 제1 개구부(AR1), 제2 개구부(AR2), 그리고 제3 개구부(AR3)를 포함할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2, BR3)는, 제1 브릿지(BR1), 제2 브릿지(BR2), 그리고 제3 브릿지(BR3)을 포함할 수 있다. 각 브릿지(BR1, BR2, BR3)는, 각 개구부(AR1, AR2, AR3) 사이에 위치할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2, BR3)는, 이너 기판(110b)과 아우터 기판(110a)을 연결할 수 있다.
제1 개구부(AR1)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 히팅전극패드(142)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제2 개구부(AR2)는, 제2 히팅전극패드(142)와 제3 전극패드(144)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제3 개구부(AR3)는, 제1 히팅 전극패드(141)와 제2 전극패드(142)에 상대적으로 인접할 수 있다.
제1 브릿지(BR1)는, 제1 개구부(AR1)와 제3 개구부(AR3) 사이에 위치할 수 있다. 제1 연결전극(131)은, 제1 브릿지(BR1)에 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)는, 제1 개구부(AR1)와 제2 개구부(AR2) 사이에 위치할 수 있다. 제2 연결전극(132)은, 제2 브릿지(BR2)에 위치할 수 있다. 제3 브릿지(BR3)는, 제2 개구부(AR2)와 제3 개구부(AR3) 사이에 위치할 수 있다. 제3 및 제4 연결전극(133, 134)은, 제3 브릿지(BR3)에 위치할 수 있다.
도 12를 참조하면, 개구부(AR1, AR2, AR3, AR4)는, 제1 개구부(AR1), 제2 개구부(AR2), 제3 개구부(AR3), 그리고 제4 개구부(AR4)를 포함할 수 있다. 기판(110)은, 전체적으로 사각형의 형상을 가질 수 있다. 각 전극패드(141, 142, 143, 144)는, 기판(110)의 각 코너(corner)에 위치할 수 있다.
제1 개구부(AR1)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 히팅전극패드(142)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 히팅전극패드(142)에 인접하는 기판(110)의 일변에 나란하게 형성될 수 있다.
제2 개구부(AR2)는, 제2 히팅전극패드(142)와 제3 전극패드(144)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제2 히팅전극패드(142)와 제3 히팅전극패드(144)에 인접하는 기판(110)의 일변에 나란하게 형성될 수 있다.
제3 개구부(AR3)는, 제2 전극패드(143)와 제3 전극패드(144)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제3 개구부(AR3)는, 제2 전극패드(143)와 제3 전극패드(144)에 인접하는 기판(110)의 일변에 나란하게 형성될 수 있다.
제4 개구부(AR4)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 전극패드(143)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제4 개구부(AR4)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 전극패드(143)에 인접하는 기판(110)의 일변에 나란하게 형성될 수 있다.
제1 브릿지(BR1)는, 제4 개구부(AR4)와 제1 개구부(AR1)의 사이에 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)는, 제1 개구부(AR1)와 제2 개구부(AR2)의 사이에 위치할 수 있다. 제3 브릿지(BR3)는, 제2 개구부(AR2)와 제3 개구부(AR3)의 사이에 위치할 수 있다. 제4 브릿지(BR4)는, 제3 개구부(AR3)와 제4 개구부(AR4)의 사이에 위치할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2, BR3, BR4)는, 이너 기판(110b)에서 연장되어 아우터 기판(110a)에 연결될 수 있다.
도 13을 참조하면, 이너 기판(110b)은 원형일 수 있다. 아우터 기판(110a)은 사각형일 수 있다. 아우터 기판(110a)은, 중앙에 원형의 빈 공간을 형성할 수 있다 이너 기판(110b)은 상기 빈 공간에 위치할 수 있다.
기판(110)은 개구부(AR1, AR2)을 포함할 수 있다. 개구부(AR1, AR2)는 복수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어 개구부(AR1, AR2)는, 제1 개구부(AR1)와 제2 개구부(AR2)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 전극패드(143)에 상대적으로 인접할 수 있다. 제2 개구부(AR2)는, 제2 히팅전극패드(142)와 제3 전극패드(144)에 상대적으로 인접할 수 있다.
브릿지(BR1, BR2)는, 이너 기판(110b)과 아우터 기판(110a)을 연결할 수 있다. 브릿지(BR1, BR2)는, 개구부(AR1, AR2) 사이에 위치할 수 있다. 제1 브릿지(BR1)에 제1 연결전극(131)과 제2 연결전극(132)이 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)에 제3 연결전극(133)과 제4 연결전극(134)이 위치할 수 있다.
도 14를 참조하면, 기판(110)은 개구부(AR1, AR2, AR3)를 포함할 수 있다. 개구부(AR1, AR2, AR3)는, 원의 일부 또는 부채꼴의 일부의 형상을 가질 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제1 연결전극(131)과 제2 연결전극(132) 사이에 위치할 수 있다. 제2 개구부(AR2)는, 제2 연결전극(132)과 제4 연결전극(134) 사이에 위치할 수 있다. 제3 개구부(AR3)는, 제3 연결전극(133)과 제1 연결전극(131) 사이에 위치할 수 있다. 제3 개구부(AR3)는 제2 개구부(AR2)와 대칭일 수 있다.
브릿지(BR1, BR2, BR3)는, 이너 기판(110b)과 아우터 기판(110a)을 연결할 수 있다. 제1 브릿지(BR1)에 제1 연결전극(131)이 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)에 제2 연결전극(132)이 위치할 수 있다. 제3 브릿지(BR3)에 제3 연결전극(133)과 제4 연결전극(134)이 위치할 수 있다.
도 15를 참조하면, 기판(110)은 원의 일부 또는 부채꼴의 일부의 형상을 가지는 개구부(AR1, AR2, AR3, AR4)를 포함할 수 있다. 제1 개구부(AR1)는, 제1 연결전극(131)과 제2 연결전극(132) 사이에 위치할 수 있다. 제2 개구부(AR2)는, 제2 연결전극(132)과 제4 연결전극(134) 사이에 위치할 수 있다. 제3 개구부(AR3)는, 제4 연결전극(134)과 제3 연결전극(133) 사이에 위치할 수 있다. 제4 개구부(AR4)는, 제3 연결전극(133)과 제1 연결전극(131) 사이에 위치할 수 있다.
브릿지(BR1, BR2, BR3, BR4)는, 개구부(AR1, AR2, AR3, AR4) 사이에 위치할 수 있다. 제1 브릿지(BR1)에 제1 연결전극(131)이 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)에 제2 연결전극(132)이 위치할 수 있다. 제3 브릿지(BR3)에 제3 연결전극(133)이 위치할 수 있다. 제4 브릿지(BR4)에 제4 연결전극(134)이 위치할 수 있다.
제1 전극패턴(121)은, 복수 개의 원호가 적층되는 형상을 가질 수 있다. 제2 전극패턴(126a)과 제3 전극패턴(126b)은, 제1 전극패턴(121)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 전극패턴(126a)과 제3 전극패턴(126b)은, 제1 전극패턴(121)과 이격될 수 있다.
도 16을 참조하면, 아우터 기판(110a)은 사각형의 형상을 가지고 이너 기판(110b)은 원형의 형상을 가질 수 있다. 브릿지(BR1, BR2, BR3)는, 이너 기판(110b)과 아우터 기판(110a)을 연결할 수 있다. 개구부(AR1, AR2, AR3)는, 브릿지(BR1, BR2, BR3) 사이에 위치할 수 있다. 제1 브릿지(BR1)에 제1 연결전극(131)이 위치할 수 있다. 제2 브릿지(BR2)에 제2 연결전극(132)이 위치할 수 있다. 제3 브릿지(BR3)에 제3 연결전극(133)이 위치할 수 있다.
아우터 기판(110a)의 일면에 전극패드(141, 142, 143)가 위치할 수 있다. 전극패드(141, 142, 143)는, 제1 전극패드(141, 142)와 제2 전극패드(143)를 포함할 수 있다. 제1 전극패드(141, 142)는, 제1 히팅전극패드(141)와 제2 히팅전극패드(142)를 포함할 수 있다.
이너 기판(110b)에 전극패턴(121, 126)이 위치할 수 있다. 제1 전극패턴(121)의 일측은, 제1 연결전극(131)을 통해 제1 히팅전극패드(141)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극패턴(121)의 타측은, 제2 연결전극(132)을 통해 제2 히팅전극패드(142)에 연결될 수 있다. 제2 전극패턴(126)의 일측은, 제3 연결전극(133)을 통해 제2 전극패드(142)에 연결될 수 있다.
제1 전극패턴(121)에 전류가 흐르면, 제1 전극패턴(121)은 열을 발생할 수 있다. 즉 제1 히팅전극패드(141)의 전위가 제2 히팅전극패드(142)의 전위와 차이를 가지면, 제1 전극패턴(121)은 열을 발생할 수 있다. 제1 전극패턴(121)에서 발생된 열은, 공기 중의 산소 분자를 해리하여 산소 음이온(oxygen negative ion)을 형성할 수 있다. 제1 전극패턴(121)은 와인딩될 수 있다. 제2 전극패턴(126)은, 제1 전극패턴(121)에 인접하되 이격될 수 있다.
제1 히팅전극패드(141)는, 제1 감지전극패드(141)일 수 있다. 제2 전극패드(143)는, 제2 감지전극패드(143)일 수 있다. 다시 말해, 제1 감지전극패드(141), 제1 전극패턴(121), 감지층(160, 도 2 참조), 제2 전극패턴(126), 그리고 제2 감지전극패드(143)는, 감지회로(미도시)의 일부를 구성할 수 있다. 제1 히팅전극패드(141)를 제1 감지전극패드(141)로 이용함으로써, 센서(10)의 전력 효율이 증대될 수 있다.
감지층(160, 도 2 참조)은, 제1 전극패턴(121)과 제2 전극패턴(126) 사이에서 전기저항을 가질 수 있다. 감지층(160, 도 2 참조)이 가스에 반응하면 상대적으로 낮은 전기저항을 가질 수 있으며, 감지회로(미도시)는 감지층(160, 도 2 참조)의 전기저항의 변화를 감지할 수 있다.
도 17을 참조하면, 아우터 기판(110a)은 육각형의 형상을 가질 수 있다. 이너 기판(110b)은 원형의 형상을 가질 수 있다. 전극패드(141, 142, 143)는, 아우터 기판(110a)에서 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 또한 개구부(AR1, AR2, AR3)는, 기판(110)에서 서로 대칭되도록 배치될 수 있다. 개구부(AR1, AR2, AR3)는, 전극패드(141, 142, 143)에 대해서 대칭되도록 배치될 수 있다. 개구부(AR1, AR2, AR3)와 전극패드(141, 142, 143)가 대칭되어 배치됨으로써, 이너 기판(110a)에서 발생되는 열의 아우터 기판(110b)으로의 전도가 효과적으로 억제될 수 있다.
아우터 기판(110a)이 육각형의 형상을 가짐으로써, 기판(110)의 제조 단가를 절감할 수 있다. 삼각형, 사각형, 그리고 육각형은, 기판(110)의 형상으로서 고려될 수 있다. 삼각형, 사각형, 그리고 육각형은, 연속적으로 기판(110)에서 패턴을 형성할 수 있기 때문이다. 삼각형, 사각형, 그리고 육각형 중에서, 육각형의 형상은 원의 형상에 가장 접근한 형상일 수 있다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따라 개구부가 형성된 기판을 포함하는 센서의 일 단면을 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 개구부(AR2, AR3)는 가스(gas)의 통로가 될 수 있다. 예를 들어 유입 기체(input gas)는, 개구부(AR2, AR3)를 통해 보호층(170)을 통과하여 감지층(160)에 도달하거나 통과할 수 있다. 개구부(AR2, AR3)는, 센서(10)에 유출입되는 가스의 이동을 원활하게 할 수 있다.
유입 기체는, 타겟 가스를 포함할 수 있다. 유입 기체의 일부는, 감지층(160)에서 화학반응을 하여 감지층(160)의 전기적 성질을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 유입 기체의 일부는, 감지층(160)의 전기저항을 변화시킬 수 있다.
유입 기체의 일부는 보호층(170)의 외부로 빠져나갈 수 있다. 또는 감지층(160)에서 화학반응을 마친 가스의 일부는 보호층(170)의 외부로 빠져나갈 수 있다. 즉 배출 기체(output gas)는, 보호층(170)의 외부로 빠져나갈 수 있다.
도 19 내지 22은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 감지 효과의 예들을 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 입력 파워(input power)에 따른 온도를 나타낸 그래프가 도시된다. 그래프에서, 점선은 기판에 개구부가 없는 경우이며, 실선은 기판에 개구부가 있는 경우이다. 온도 측정 지점은 감지층의 일 지점이다.
도 19를 참조하면, 동일한 파워(power)가 인가되더라도 기판에 개구부가 있는 경우 상대적으로 높은 온도에 도달할 수 있다. 다시 말해 기판에 개구부가 있는 경우 목표 온도까지 필요한 파워는, 기판에 개구부가 없는 경우 목표 온도까지 필요한 파워에 비하여 적을 수 있다. 예를 들어 목표 온도가 400도씨인 경우, 기판에 개구부가 없는 경우 160mW의 파워가 요구되나 기판에 개구부가 있는 경우 120mW의 파워가 요구될 수 있다.
도 20을 참조하면, 감지층의 저항값이 각 케이스에 따라 그래프에 표시된다. C11과 C12은, 감지층에 니켈산화물이 첨가되지 않은 케이스이다. C21과 C22는, 감지층에 니켈산화물이 첨가된 케이스이다. C11과 C21은, 감지층이 가스와 반응하지 않은 케이스이다. C12와 C22는, 감지층이 가스와 반응한 케이스이다. 도 20에 도시된 그래프의 세로축은 로그스케일(log-scale)로 표시될 수 있다.
C11과 C12의 경우 감지층의 저항값을 살펴보면 각각 약 1(kohm)과 0.55(kohm)이다. 이를 감도(반응시 저항값 대비 무반응시 저항값)로 살펴보면, 감지층에 니켈산화물이 첨가되지 않은 경우 감지층의 감도는 약 1.9이다.
C21과 C22의 경우 감지층의 저항값을 살펴보면 각각 약 42.5(kohm)와 13.7(kohm)이다. 이를 감도로 살펴보면, 감지층에 니켈산화물이 첨가된 경우 감지층의 감도는 약 3.1이다.
도 20의 그래프로부터, 감지층의 감도는 감지층에 니켈산화물이 첨가된 경우 상대적으로 높을 수 있다. 전술된 바와 같이 산화주석을 함유하는 감지층에 니켈산화물이 첨가된 경우 공핍층이 상대적으로 많이 형성될 수 있다. 즉 공핍층이 감지층의 감도에 영향을 미칠 수 있다.
도 21을 참조하면, 보호층이 있는 경우와 없는 경우로 나누어 시간에 따른 저항값이 나타난다. 도 21의 (a)는 보호층이 없는 경우이며, 도 21의 (b)는 보호층이 있는 경우이다. 도 21에서 실선은 감지층이 가스와 반응하지 않은 경우이며, 도 21에서 점선은 감지층이 가스와 반응한 경우이다. 도 21에서 일정 시간이 지난 이후의 데이터를 표시한다. 예를 들어 도 21은 센서를 가동하고 8일 이후부터의 데이터를 표시한다.
도 21의 (a)를 살펴보면, 시간이 지남에 따라 감지층이 가스와 반응하지 않을 때의 감지층의 저항값이 감소한다. 또한 시간이 지남에 따라 감지층의 감도가 감소한다.
도 21의 (b)를 살펴보면, 시간이 지남에 다라 감지층이 가스와 반응하지 않을 때의 감지층의 저항값이 상대적으로 높다. 또한 시간이 지남에 따라 감지층의 감도가 상대적으로 일정한 경향을 보인다.
도 21의 그래프를 참조하면, 보호층은 감지층의 감도를 유지하도록 할 수 있다. 전술될 바와 같이 보호층은, 노이즈 가스를 제거할 수 있고 각종 오염원으로부터 감지층을 보호할 수 있다. 도 21은 보호층의 이러한 효과를 나타낸다.
도 22를 참조하면, 센서의 각종 가스(G1, G2, G3)에 대하여 농도에 따른 감도를 나타낸다. 각종 가스(G1, G2, G3)에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 다른 센서는 감도를 나타낼 수 있다. 따라서 측정하고자 하는 가스에 따라 도 22의 데이터를 반영하여 센서의 가스 감지 여부를 판단할 수 있다.
앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 센서
110: 기판
120: 전극 160: 감지층
170: 보호층 210: 플레이트
310: 캡 AR: 개구부
120: 전극 160: 감지층
170: 보호층 210: 플레이트
310: 캡 AR: 개구부
Claims (11)
- 기판;
상기 기판의 일 면에 층을 형성하며 배치되는 제1 전극패턴;
상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴과 분리된 제2 전극패턴;
상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 제1 전극패턴과 상기 제2 전극패턴을 덮으며 반도체를 함유하는 감지층;
상기 기판의 상기 일 면에 위치하고 상기 감지층의 적어도 일부를 덮으며, 상기 감지층과 다른 소재를 함유하는 보호층;
상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제1 전극패턴에 전기적으로 연결된 제1 전극패드;
상기 기판의 상기 일 면에 층을 형성하며 배치되고 상기 제2 전극패턴에 전기적으로 연결된 제2 전극패드; 그리고
상기 기판을 수용하고, 상기 기판에 이격된 필터를 구비하는 하우징을 포함하고,
상기 기판은, 상기 제1, 2 전극패턴의 외측 경계에 인접하여 형성된 개구부를 구비하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극패드는,
상기 제1 전극패턴의 일 단에 연결된 제1 히팅전극패드, 그리고
상기 제1 전극패턴의 타 단에 연결된 제2 히팅전극패드를 포함하는, 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1 전극패턴은,
상기 제1 히팅전극과 상기 제2 히팅전극의 전위차가 발생하면, 상기 감지층을 가열하는, 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1 히팅전극패드, 상기 제1 전극패턴, 상기 감지층, 상기 제2 전극패턴, 그리고 상기 제2 전극패드는, 순차적으로 감지회로를 형성하는, 센서. - 제 2 항에 있어서,
상기 기판의 상기 일 면에 형성되며 상기 제1,2 전극패턴과 분리된 제3 전극패턴, 그리고
상기 제3 전극패턴에 전기적으로 연결된 제3 전극패드를 더 포함하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 감지층은,
산화주석(Tin dioxide)과 산화니켈(Nickel oxide)을 포함하며, 수소불화탄소(hydrofluorocarbon, HFC)와 반응하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은,
이산화규소(Silicon dioxide)와 산화알루미늄(Aluminum oxide) 중 적어도 하나를 포함하며, 히드록시기(hydroxyl group) 물질과 반응하는, 센서. - 제 7 항에 있어서,
상기 보호층은,
팔라듐(Pd)과 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 개구부는 복수 개로 구비되며,
상기 제1 전극패턴은, 상기 복수 개의 개구부 사이로 연장되어 상기 제1 전극패드에 연결되고,
상기 제2 전극패턴은, 상기 복수 개의 개구부 사이로 연장되어 상기 제2 전극패드에 연결되는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 기판의 상기 일 면과 마주하되 상기 기판과 이격된 플레이트;
상기 플레이트에서 연장되어 형성되며 상기 제1 전극패드에 연결된 제1 연결부; 그리고
상기 플레이트에서 연장되어 형성되며 상기 제2 전극패드에 연결된 제2 연결부를 더 포함하는, 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터는,
이산화규소(silicon dioxide)와 탄소섬유를 포함하는, 센서.
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