KR20190063646A - 하이브리드 타입 압전 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 타입 압전 센서는 33 모드영역과 31 모드영역을 포함하는 압전체; 압전체의 상부면의 33 모드영역에 일 방향으로 연장되고 일 방향과 다른 방향으로 서로 이격되어 배열되되 일단부들이 서로 연결된 제1 상부슬릿전극들, 33 모드영역에서 제1 상부슬릿전극들의 연장 방향과 동일하게 연장되어 제1 상부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 다수의 제2 상부슬릿전극들, 및 31 모드영역에 형성되고 제2 상부슬릿전극들과 연결된 상부 전극을 포함하는 상부 전극패턴; 및 제2 상부슬릿전극들과 일대일 대응으로 압전체의 하부면의 33 모드영역에 투영되어 구비된 제1 하부슬릿전극들, 제1 상부슬릿전극들과 일대일 대응으로 투영되어 압전체에 대해 상하방향으로 마주하도록 배치되고 제1 하부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 제2 하부슬릿전극들, 및 상부 전극과 상하방향으로 마주하도록 31 모드영역에 배치되고 제2 하부슬릿전극들과 연결된 하부 전극을 포함하는 하부 전극 패턴을 포함하고, 압전체, 상부 전극패턴 및 하부 전극패턴을 포함하는 적층 구조를 적어도 1 이상 포함한다. 이에 따라, 안정적으로 에너지 하베스팅을 실현할 수 있고, 본 발명의 압전 소자는 액츄에이터(actuator) 또는 압전 센서 등에 이용하는 것이다.

Description

하이브리드 타입 압전 센서{HYBRID TYPE PIEZOELECTRIC SENSOR}
본 발명은 하이브리드 형의 압전 센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진동을 전기 에너지로 변환하여 출력하는 압전 특성을 이용하는 하이브리드 형의 압전 센서에 관한 것이다.
압전체는 기계적인 힘(응력)을 전기적인 신호(전압)로, 또는 전기적 신호를 기계적인 힘으로 변환시키는 것으로 이와 같은 성질을 갖는 물질로는 현재 세라믹을 재료로 하는 압전 세라믹(piezoelectric ceramics)이 가장 많이 사용되고 있다.
압전체는 극성물질로서 분극방향과, 압전체 양면에 형성된 전극방향, 그리고 압전체가 변형되는 방향과 같이 3가지 독립된 방향에 따라 진동모드가 결정되는데, 33 모드(도 6의 A-1 및 A-2 참조, A-1은 분해 평면도이고, A-2는 단면도이며, 동일한 색으로 나타낸 전극들은 압전체의 폴링 공정(poling, 분극(polarizing))에서 동일한 극성의 전압이 인가된 것을 의미함)는 인터디지티드 전극 구조를 이용하고 압전체의 면내방향으로 폴링(poling)된 압전체를 이용한 압전 소자를 말한다. 또한, 31 모드(도 6의 B-1 및 B-2 참조, B-1은 분해 평면도이고, B-2는 단면도임)는 평면 전극 구조를 이용하여 압전체의 상하 방향으로 폴링된 압전체를 이용한 압전 소자를 말한다.
진동모드를 제외하고는 동일한 압전 물질을 이용하고 동일한 크기를 갖는 압전 소자에 대해서, 31 모드는 커패시턴스(C)가 높은 반면 임피던스(Z)가 낮고, 33 모드는 C는 낮은 반면 Z가 높기 때문에 이들 각각의 총 에너지(E=1/2CV2)는 실질적인 차이가 없다고 볼 수 있다. 다만, 33 모드의 경우에는 전압값이 높고 전류값이 낮은 반면, 31 모드에서는 전압값이 낮고 전류값은 높은 차이가 있다.
압전 소자를 하중감지를 위한 센서로 이용하는 경우, 33 모드의 압전 센서의 경우에는 수직 방향으로 가해지는 힘에 의한 하중을 감지하는데 취약하다는 단점이 있고, 31모드의 압전 센서의 경우에는 수평 방향으로 가해지는 힘을 감지하는데 취약하다는 단점이 있다. 이에 따라, 가해지는 외부의 힘 또는 이에 의한 하중을 정확하게 감지하기 위한 장치가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 외부에서 가해지는 힘에 의한 하중을 정확하게 감지하여 전기 에너지로 변환하여 출력함으로써 센싱 신뢰성을 향상시킨 하이브리드 타입 압전 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 하이브리드 타입 압전 센서는 33 모드영역과 31 모드영역을 포함하는 압전체; 상기 압전체의 상부면의 33 모드영역에 일 방향으로 연장되고 상기 일 방향과 다른 방향으로 서로 이격되어 배열되되 일단부들이 서로 연결된 제1 상부슬릿전극들, 상기 33 모드영역에서 상기 제1 상부슬릿전극들의 연장 방향과 동일하게 연장되어 상기 제1 상부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 다수의 제2 상부슬릿전극들, 및 상기 31 모드영역에 형성되고 상기 제2 상부슬릿전극들과 연결된 상부 전극을 포함하는 상부 전극패턴; 및 상기 제2 상부슬릿전극들과 일대일 대응으로 상기 압전체의 하부면의 33 모드영역에 투영되어 구비된 제1 하부슬릿전극들, 상기 제1 상부슬릿전극들과 일대일 대응으로 투영되어 압전체에 대해 상하방향으로 마주하도록 배치되고 상기 제1 하부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 제2 하부슬릿전극들, 및 상기 상부 전극과 상하방향으로 마주하도록 31 모드영역에 배치되고 상기 제2 하부슬릿전극들과 연결된 하부 전극을 포함하는 하부 전극 패턴을 포함하고, 상기 압전체, 상부 전극패턴 및 하부 전극패턴을 포함하는 적층 구조를 적어도 1 이상 포함한다.
일 실시예에서, 분극 시에, 상기 제1 상부슬릿전극들, 제2 하부슬릿전극들 및 하부 전극은 제1 극성 전압이 인가되고 상기 제2 상부슬릿전극들, 상부 전극 및 제1 하부슬릿전극들은 상기 제1 극성 전압과 반대 극성의 제2 극성 전압이 인가되어 분극되며, 센싱 시에, 상기 상부 전극패턴과 상기 하부 전극 패턴에는 서로 다른 극성을 갖는 전압이 인가되어 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 33 모드영역의 면적과 31 모드영역의 면적에 따라, 센싱으로 얻어지는 전압값 및 전류값 중 적어도 어느 하나가 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적층 구조가 2 이상인 경우, 적층 구조들 사이에는 버퍼층이 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴 각각의 슬릿전극들은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 일렬로 배열되며, 상기 33 모드영역의 상기 제1 방향에 상기 31 모드영역이 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴 각각의 슬릿전극들은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 일렬로 배열되며, 상기 33 모드영역의 상기 제2 방향에 상기 31 모드영역이 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 상부슬릿전극들과 상기 상부 전극은 상기 압전체의 상부면에서 상기 제2 방향으로 연장된 전극을 통해서 일체로 연결되고, 상기 제2 하부슬릿전극들과 상기 하부 전극은 상기 압전체의 하부면에서 상기 제2 방향으로 연장된 전극을 통해서 일체로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 상부슬릿전극들은 상기 제1 상부슬릿전극들의 연장방향과 다른 방향으로 연장된 제1 연결 전극에 의해서 서로 연결되고, 상기 제1 하부슬릿전극들은 상기 제1 연결 전극과 동일한 방향으로 연장되어 상기 압전체의 하부면에 형성된 제2 연결 전극에 의해서 서로 연결될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 하이브리드 타입 압전 센서에 따르면, 외부에서 가해지는 힘 또는 힘에 의한 하중을 정확하게 감지하여 전기 에너지로 변환하여 출력함으로써 센싱 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 타입 압전 센서의 A-A'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 진동 모드에서 31 모드 및 33 모드 구현을 위한 소자 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도면에서, 동일한 색으로 나타낸 전극들은 압전체의 폴링 공정(poling, 분극(polarizing))에서 동일한 극성의 전압이 인가된 것을 의미한다. 또한, 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향임을 구분하기 위해서 지칭하고 도면에 도시한 것일 뿐, 도면에 도시된 방향으로 제1 방향과 제2 방향이 특정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 하이브리드 타입 압전 센서의 A-A'라인을 따라 절단한 단면도이다. 특히, 도 1의 (a)는 하이브리드 타입 압전 센서의 상면 평면도이고, (b)는 도 1의 (a)의 타면인 하면 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 타입 압전 센서(101)는 압전층(PEZ)의 상면에 형성된 상부 전극패턴과, 압전체(PEZ)의 하면에 형성된 하부 전극패턴을 포함한다.
도 1의 (a)와 도 2를 참조하면, 상부 전극패턴은, 압전체(PEZ)의 상면 중에 33 모드영역에 형성된 다수의 제1 상부슬릿전극들(SE1a) 및 다수의 제2 상부슬릿전극들(SE2a)과, 31 모드영역을 전체적으로 커버하도록 면상형(plane-type)의 상부 전극(PEa)을 포함한다. 31 모드영역은, 33 모드영역의 제1 방향(D1)에 위치할 수 있다. 33 모드영역의 폴링 방향은 압전층(PEZ)의 면내 방향이고, 31 모드영역의 폴링방향은 압전체(PEZ)의 두께 방향인 상하 방향이다.
압전체(PEZ)는 압전성을 갖는 압전 재료로 형성되고, 이의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 압전 재료로서, 압전 세라믹이나 세라믹과 폴리머의 복합체 등을 이용할 수 있다.
제1 상부슬릿전극들(SE1a)은 33 모드영역에서 제1 방향(D1)으로 연장되되, 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 서로 이격되어 일렬로 배열된다. 이때, 제1 상부슬릿전극들(SE1a)은 일단이 서로 연결되는데, 예를 들어, 제1 상부슬릿전극들(SE1a)의 일단부들이 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 연결 전극(CEa)에 의해 서로 연결될 수 있다.
제2 상부슬릿전극들(SE2a)은 33 모드영역에 배치되되, 제1 상부슬릿전극들(SE1a)과 맞물리도록(interdigited) 배치된다. 즉, 제2 상부슬릿전극들(SE2a) 또한 제1 방향(D1)으로 연장되되, 제2 방향(D2)으로 서로 이격되어 일렬로 배열되는데, 서로 인접한 2개의 제1 상부슬릿전극들(SE2a) 사이에 1개가 배치되도록 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배치된다.
상부 전극(PEa)은 31 모드영역에 배치되고, 33 모드영역에 형성된 제2 상부슬릿전극들(SE2a)의 일단부들과 각각 연결되어 제2 상부슬릿전극들(SE2a)을 서로 연결시킬 수 있다. 상부 전극(PEa)은 적어도, 첫 번째 제2 상부슬릿전극(SE2a)과 마지막 제2 상부슬릿전극(SE2a) 사이의 거리 이상의 제2 방향(D2)의 폭을 갖는다.
도 1의 (b)와 도 2를 참조하면, 하부 전극패턴은 압전층(PEZ)의 하면에 형성되되, 33 모드영역에 형성된 다수의 제1 하부슬릿전극들(SE1b) 및 다수의 제2 하부슬릿전극들(SE2b)과, 31 모드영역을 전체적으로 커버하도록 면상형(plane-type)의 하부 전극(PEb)을 포함한다. 하부 전극(PEb)은 제2 하부슬릿전극들(SE2b)을 서로 연결한다. 제1 하부슬릿전극들(SE1b)과 제2 하부슬릿전극들(SE2b)은 각각 제1 방향(D1)으로 연장되되, 제2 방향(D2)으로 교호적으로 반복 배치된다. 이때, 제1 하부슬릿전극들(SE1b)은 제2 상부슬릿전극들(SE2a)과 상하방향으로 마주하여 일대일 대응되어 배치되고, 제2 하부슬릿전극들(SE2b)은 제1 상부슬릿전극들(SE1a)과 상하방향으로 마주하여 일대일 대응되어 배치된다. 제1 하부슬릿전극들(SE1b)은 제2 연결 전극(CEb)에 의해서 서로 연결될 수 있다.
이러한 구조에서, 분극 시(폴링 공정)에서, 제1 상부슬릿전극들(SE1a) 및 제2 하부슬릿전극들(SE2b)에는 제1 극성 전압을 인가하고, 제2 상부슬릿전극들(SE2a) 및 제1 하부슬릿전극들(SE1b)에는 제1 극성 전압과 반대 극성을 갖는 제2 극성 전압을 인가한다. 동시에, 상부 전극(PEa) 또한 제2 극성 전압이 분극 시에 인가되며 하부 전극(PEb)에는 제1 극성 전압이 인가된다. 이에 따라, 31 모드영역은 압전체(PEZ)의 상하방향, 33 모드영역은 압전체(PEZ)의 면내방향으로 폴링된 결과가 된다.
이와 같이 분극된 상태에서, 상부 전극패턴에는 제1 극성 전압을 인가하고, 하부 전극패턴에는 제2 극성 전압을 인가하여 31 모드영역에서는 31 진동모드의 진동이 나타나고, 33 모드영역에서는 33 진동모드의 진동이 나타나게 된다. 이와 달리, 상부 전극패턴에 제2 극성 전압을 인가하고, 하부 전극패턴에 제1 극성 전압을 인가할 수 있다.
즉, 도 1 및 도 2에서 설명한 구조를 갖는 하이브리드 타입 압전 센서에서는 1개의 하이브리드 타입 압전 센서에서 2가지 진동모드의 구현에 의한 에너지가 모두 얻어지므로, 외부에서 가해지는 힘이 압전 센서(101)에 대해서 수평 방향 및/또는 수직 방향으로 복합적으로 가해지더라도 이를 모두 감지하여 전기 에너지로 변환하여 출력함으로써 센싱 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서(102)는 도 1 및 도 2에서 설명한 구조체(101)가 적어도 2개 이상 적층된 구조를 가질 수 있다. 2 이상 적층된 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 이때, 2개의 도 1 및 도 2에서 설명한 구조체(101) 사이에는 버퍼층(BL)이 배치될 수 있다.
이와 같은 2 이상의 구조체(101)가 적층된 하이브리드 타입 압전 센서(102)에서는, 1개의 하이브리드 타입 압전 센서(102)로부터 도 1 및 도 2에서 설명한 구조체(101)를 통해서 출력할 수 있는 전기 에너지의 크기를 더 크게 할 수 있다.
도 3에서는 버퍼층(BL)이 도 1 및 도 2에서 설명한 2개의 구조체(101) 사이에 배치된 것을 도시하였으나, 버퍼층(BL)은 생략될 수 있다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 1에서 설명한 것과 다른 평면 구조를 갖는 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기로 한다. 도 4 및 도 5 각각에서, (a)는 하이브리드 타입 압전 센서의 상부에서 본 평면도이고, (b)는 하부에서 본 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 하이브리드 타입 압전 센서는 압전체(PEZ)를 기준으로 상부면에 형성된 상부 전극패턴과 하부면에 형성된 하부 전극패턴을 포함하고, 상부 전극패턴의 제1 및 제2 상부슬릿전극들(SE1a, SE2a)과 하부 전극패턴의 제1 및 제2 하부슬릿전극들(SE1b, SE2b)은 각각 제1 방향(D1)으로 연장되고, 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)으로 배열된다. 이때, 제1 및 제2 상부슬릿전극들(SE1a, SE2a)은 33 모드영역에서 압전체(PEZ)의 상부면에서 서로 교호적으로 반복 배열되고, 제1 및 제2 하부슬릿전극들(SE1b, SE2b)은 33 모드영역에서 압전체(PEZ)의 하부면에서 서로 교호적으로 반복 배열된다. 이때, 33 모드영역 및 31 모드영역을 포함하되, 33 모드영역은 31 모드영역의 제2 방향(D2)에 배치된다.
제1 상부슬릿전극들(SE1a)은 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 연결 전극(CEa)에 의해서 서로 연결되고, 제2 상부슬릿전극들(SE2a)은 31 모드영역에 형성된 상부 전극(PEa)과 연결될 수 있다. 이때, 제2 상부슬릿전극들(SE2a)은 상부 전극(PEa)의 면상형의 메인 전극과 연결되되 제2 상부슬릿전극들(SE2a)의 일단부들을 연결시킬 수 있도록 메인 전극으로부터 제2 방향(D2)으로 연장된 전극을 통해서 서로 연결될 수 있다.
제1 하부슬릿전극들(SE1b)은 제2 방향(D2)으로 연장된 제2 연결 전극(CEb)에 의해서 서로 연결되고, 제2 하부슬릿전극들(SE2b)은 31 모드영역에 형성된 하부 전극(PEb)과 연결될 수 있다. 이때, 제2 하부슬릿전극들(SE2b)은 하부 전극(PEb)의 면상형의 메인 전극과 연결되되 제2 방향(D2)으로 연장된 전극을 통해서 서로 연결될 수 있다.
이러한 구조에서, 분극 시(폴링 공정)에서, 제1 상부슬릿전극들(SE1a) 및 제2 하부슬릿전극들(SE2b)에는 제1 극성 전압을 인가하고, 제2 상부슬릿전극들(SE2a) 및 제1 하부슬릿전극들(SE1b)에는 제1 극성 전압과 반대 극성을 갖는 제2 극성 전압을 인가한다. 동시에, 상부 전극(PEa) 또한 제2 극성 전압이 폴링 공정에서 인가되며 하부 전극(PEb)에는 제1 극성 전압이 인가된다. 이에 따라, 31 모드영역은 압전체(PEZ)의 상하방향, 33 모드영역은 압전체(PEZ)의 면내방향으로 폴링된 결과가 된다.
상부 전극패턴에는 제1 극성 전압을 인가하고, 하부 전극패턴에는 제2 극성 전압을 인가하여 31 모드영역에서는 31 진동모드의 진동이 나타나고, 33 모드영역에서는 33 진동모드의 진동이 나타나게 된다. 이와 달리, 상부 전극패턴에 제2 극성 전압을 인가하고, 하부 전극패턴에 제1 극성 전압을 인가할 수 있다.
도 4에서는 33 모드영역의 면적이 상대적으로 더 넓은 것을 일례로 들어 도시하였으나, 31 모드영역의 면적이 더 넓도록 설계될 수 있고, 33 모드영역에서도 슬릿전극들의 개수 및 간격들을 조절하여 하이브리드 타입 압전 센서를 통해서 얻을 수 있는 전압 및/또는 전류를 용이하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 면적 조절은 외부에서 가해지는 힘의 방향이 압전 센서에 대해서 수직한 방향이 많은지 수평한 방향이 많은지에 따라서 조절될 수 있다.
도 5를 참조하면, 하이브리드 타입 압전 센서에서 상부 전극패턴의 제1 및 제2 상부슬릿전극들(SE1a, SE2a)과 하부 전극패턴의 제1 및 제2 하부슬릿전극들(SE1b, SE2b)은 각각 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 교호적으로 반복 배치되고, 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)으로 연장되며, 제2 상부슬릿전극들(SE2a)이 상부 전극(PEa)과 직접적으로 연결되는 동시에 제2 하부슬릿전극들(SE2b)이 하부 전극(PEb)과 직접적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
상부 전극패턴과 하부 전극패턴의 슬릿전극들의 연장 방향 및 배열 방향과, 연결 구조를 제외하고는 폴링 공정 및 전압 인가에 대해서는 도 4에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
SE1a, SE2a: 제1, 제2 상부슬릿전극
SE1b, SE2b: 제1, 제2 하부슬릿전극
SEa: 상부 전극
SEb: 하부 전극
PEZ: 압전체

Claims (8)

  1. 33 모드영역과 31 모드영역을 포함하는 압전체;
    상기 압전체의 상부면의 33 모드영역에 일 방향으로 연장되고 상기 일 방향과 다른 방향으로 서로 이격되어 배열되되 일단부들이 서로 연결된 제1 상부슬릿전극들, 상기 33 모드영역에서 상기 제1 상부슬릿전극들의 연장 방향과 동일하게 연장되어 상기 제1 상부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 다수의 제2 상부슬릿전극들, 및 상기 31 모드영역에 형성되고 상기 제2 상부슬릿전극들과 연결된 상부 전극을 포함하는 상부 전극패턴; 및
    상기 제2 상부슬릿전극들과 일대일대응으로 상기 압전체의 하부면의 33 모드영역에 투영되어 구비된 제1 하부슬릿전극들, 상기 제1 상부슬릿전극들과 일대일 대응으로 투영되어 압전체에 대해 상하방향으로 마주하도록 배치되고 상기 제1 하부슬릿전극들과 맞물리도록 배치된 제2 하부슬릿전극들, 및 상기 상부 전극과 상하방향으로 마주하도록 31 모드영역에 배치되고 상기 제2 하부슬릿전극들과 연결된 하부 전극을 포함하는 하부 전극 패턴을 포함하고,
    상기 압전체, 상부 전극패턴 및 하부 전극패턴을 포함하는 적층 구조를 적어도 1 이상 포함하는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    분극 시에, 상기 제1 상부슬릿전극들, 제2 하부슬릿전극들 및 하부 전극은 제1 극성 전압이 인가되고 상기 제2 상부슬릿전극들, 상부 전극 및 제1 하부슬릿전극들은 상기 제1 극성 전압과 반대 극성의 제2 극성 전압이 인가되어 분극되며,
    센싱 시에, 상기 상부 전극패턴과 상기 하부 전극 패턴에는 서로 다른 극성을 갖는 전압이 인가되어 구동되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    33 모드영역의 면적과 31 모드영역의 면적에 따라, 센싱으로 얻어지는 전압값 및 전류값 중 적어도 어느 하나가 조절되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층 구조가 2 이상인 경우, 적층 구조들 사이에는 버퍼층이 배치되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴 각각의 슬릿전극들은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 일렬로 배열되며,
    상기 33 모드영역의 상기 제1 방향에 상기 31 모드영역이 배치되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극패턴 및 상기 하부 전극패턴 각각의 슬릿전극들은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 일렬로 배열되며,
    상기 33 모드영역의 상기 제2 방향에 상기 31 모드영역이 배치된 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 상부슬릿전극들과 상기 상부 전극은 상기 압전체의 상부면에서 상기 제2 방향으로 연장된 전극을 통해서 일체로 연결되고,
    상기 제2 하부슬릿전극들과 상기 하부 전극은 상기 압전체의 하부면에서 상기 제2 방향으로 연장된 전극을 통해서 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상부슬릿전극들은 상기 제1 상부슬릿전극들의 연장방향과 다른 방향으로 연장된 제1 연결 전극에 의해서 서로 연결되고,
    상기 제1 하부슬릿전극들은 상기 제1 연결 전극과 동일한 방향으로 연장되어 상기 압전체의 하부면에 형성된 제2 연결 전극에 의해서 서로 연결된 것을 특징으로 하는,
    하이브리드 타입 압전 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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