KR20210040518A - Ion balance measuring sensor and measuring method thereof, and ion balance adjusting apparatus using ion balance measuring sensor and adjusting method thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a sensor and a method for measuring ion balance and a device and a method for controlling ion balance using an ion balance measurement sensor. According to the present invention, the device for controlling the ion balance comprises: a positive type field effect transistor (FET) device connected to a sensing electrode; and a negative type FET device connected to the sensing electrode. The ion balance is measured by using the positive type FET device and the negative type FET device.

Description

이온밸런스 측정센서 및 그 측정방법, 이온밸런스 측정센서를 이용한 이온밸런스 조절장치 및 그 조절방법{ION BALANCE MEASURING SENSOR AND MEASURING METHOD THEREOF, AND ION BALANCE ADJUSTING APPARATUS USING ION BALANCE MEASURING SENSOR AND ADJUSTING METHOD THEREOF}Ion balance measurement sensor and its measurement method, ion balance control device using ion balance measurement sensor and its control method {ION BALANCE MEASURING SENSOR AND MEASURING METHOD THEREOF, AND ION BALANCE ADJUSTING APPARATUS USING ION BALANCE MEASURING SENSOR AND ADJUSTING METHOD THEREOF}

본 발명은 이온밸런스 측정센서 및 그 측정방법, 이온밸런스 측정센서를 이용한 이온밸런스 조절장치 및 그 조절방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 p형 FET(Field Effect Transistor) 소자 및 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 간단하게 측정하며, 측정된 이온 밸런스에 따라 이온을 조절할 수 있고, 이온검출 전극의 크기를 자유자재로 변경할 수 있는, 이온밸런스 측정센서 및 그 측정방법, 이온밸런스 측정센서를 이용한 이온밸런스 조절장치 및 그 조절방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion balance measurement sensor and a measurement method thereof, an ion balance control device using an ion balance measurement sensor, and a control method thereof, and in more detail, a p-type field effect transistor (FET) device and an n-type FET device are used. Ion balance measurement sensor and its measurement method, ion using ion balance measurement sensor, which can easily measure ion balance, control ions according to the measured ion balance, and freely change the size of the ion detection electrode. It relates to a balance adjusting device and a method of adjusting the same.

반도체 제조라인이나 휴대전화 등의 셀 생산공정 등에서는, 부품 대전이 원인인 정전기 장해나 정전흡착을 막기 위하여 작업대나 컨베이어 등의 근방에 제전장치가 배치된다.In a semiconductor manufacturing line or a cell production process such as a mobile phone, an antistatic device is disposed in the vicinity of a work table or a conveyor to prevent electrostatic interference or electrostatic adsorption caused by component charging.

이러한 제조현장에 사용되는 제전장치는 양 또는 음의 전하가 전체적 또는 부분적으로 과잉이 되어 전하가 불균일한 상태에 있는 제전대상물(부품)에 대해 양 또는 음의 이온을 방출(조사)하여 전기적으로 중화시킨다.Antistatic devices used in such manufacturing sites are electrically neutralized by releasing (irradiating) positive or negative ions against an antistatic object (part) in a state in which the charge is non-uniform due to the total or partial excess of positive or negative charges. Let it.

한편, 일반적인 제전장치는 양 또는 음 이온의 치우침을 측정하기 위하여 이온 밸런스 센서를 이용한다. Meanwhile, a general antistatic device uses an ion balance sensor to measure the bias of positive or negative ions.

그런데, 일반적인 이온 밸런스 센서는 평판전극을 이용하여 그라운드 전극과 전위차를 측정하는 원리로 동작하며, 계측기 형태로 그 크기가 크기 때문에 제조라인 중의 일부 국부적인 위치에서 발생하는 정전기를 입체적으로 확인하는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다.However, a general ion balance sensor operates on the principle of measuring the potential difference with the ground electrode using a flat electrode, and because of its large size in the form of a measuring instrument, it is limited to three-dimensionally check the static electricity generated at some local locations in the manufacturing line. There is a problem that there is.

공개특허공보 제10-2007-0055393호 (공개일자: 2007. 05. 30)Unexamined Patent Publication No. 10-2007-0055393 (Publication date: 2007. 05. 30)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, p형 FET(Field Effect Transistor) 소자 및 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 간단하게 측정하며, 측정된 이온 밸런스에 따라 이온을 조절할 수 있고, 이온검출 전극의 크기를 자유자재로 변경할 수 있는, 이온밸런스 측정센서 및 그 측정방법, 이온밸런스 측정센서를 이용한 이온밸런스 조절장치 및 그 조절방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the above-described problem, and the ion balance can be simply measured using a p-type field effect transistor (FET) device and an n-type FET device, and ions can be adjusted according to the measured ion balance. An object of the present invention is to provide an ion balance measurement sensor and a measurement method thereof, an ion balance control device using an ion balance measurement sensor, and a control method thereof, which can freely change the size of the ion detection electrode.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이온밸런스 측정센서는, 감지전극에 연결하는 p(positive)형 FET(Field Effect Transistor) 소자; 및 상기 감지전극에 연결하는 n(negative)형 FET 소자;를 포함하며, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스(balance)를 측정하는 것을 특징으로 한다.An ion balance measurement sensor according to an aspect of the present invention for achieving the above object comprises: a p (positive) type Field Effect Transistor (FET) element connected to a sensing electrode; And an n (negative) type FET device connected to the sensing electrode, and measuring an ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device.

여기서, 전술한 이온 밸런스 측정센서는 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인(drain)-소스(source) 전류의 변화를 동시에 측정한다.Here, the above-described ion balance measurement sensor simultaneously measures a change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device.

또한, 전술한 이온 밸런스 측정센서는 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트(bottom gate)를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정한다.In addition, the aforementioned ion balance measurement sensor applies a constant voltage to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, connects each bottom gate to the sensing electrode, and connects each of the drain- The amount of charge accumulated in the gate electrode and the polarity of the charge are measured according to the change in the magnitude of the source current.

전술한 목적을 달성하기 위한 이온밸런스 조절장치는, 감지전극에 연결하는 p형 FET 소자, 및 상기 감지전극에 연결하는 n형 FET 소자를 포함하며, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 이온 밸런스 측정센서; 및 상기 이온 밸런스 측정센서에 의해 측정되는 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절하는 이온 조절기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An ion balance control device for achieving the above object includes a p-type FET device connected to a sensing electrode, and an n-type FET device connected to the sensing electrode, and includes the p-type FET device and the n-type FET device. An ion balance measurement sensor that measures the ion balance by using; And an ion regulator that adjusts at least one of positive and negative ions according to the ion balance measured by the ion balance sensor.

상기 이온 밸런스 측정센서는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정한다.The ion balance measurement sensor simultaneously measures a change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device.

또한, 상기 이온 밸런스 측정센서는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정한다.In addition, the ion balance measurement sensor applies a constant voltage to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, connects each bottom gate to the sensing electrode, and the magnitude of each drain-source current According to the change, the amount of charge accumulated in the gate electrode and the polarity of the charge are measured.

전술한 목적을 달성하기 위한 이온 밸런스 측정방법은, 감지전극에 p형 FET 소자와 n형 FET 소자를 연결하는 단계; 및 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정방법.An ion balance measurement method for achieving the above object includes: connecting a p-type FET device and an n-type FET device to a sensing electrode; And measuring the ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device.

상기 이온 밸런스를 측정하는 단계는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정방법.The measuring of the ion balance comprises simultaneously measuring a change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device.

또한, 상기 이온 밸런스를 측정하는 단계는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정한다.In addition, the measuring of the ion balance includes applying a constant voltage to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, connecting each bottom gate to the sensing electrode, and each drain-source current Measure the amount of charge accumulated in the gate electrode and the polarity of the charge according to the change in the size of.

전술한 목적을 달성하기 위한 이온밸런스 조절방법은, 감지전극에 p형 FET 소자와 n형 FET 소자를 연결하는 단계; 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 단계; 및 측정되는 상기 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The ion balance adjustment method for achieving the above object includes the steps of connecting a p-type FET device and an n-type FET device to a sensing electrode; Measuring an ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device; And adjusting at least one of a cation and an anion according to the measured ion balance.

상기 이온 밸런스 측정단계는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정한다.In the ion balance measurement step, a change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device is simultaneously measured.

또한, 상기 이온 밸런스 측정단계는, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정한다.In addition, in the ion balance measuring step, a constant voltage is applied to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, each bottom gate is connected to the sensing electrode, and the magnitude of each of the drain-source currents According to the change, the amount of charge accumulated in the gate electrode and the polarity of the charge are measured.

본 발명에 따르면, p형 FET 소자 및 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 효과적이고 간단하게 측정할 수 있게 된다. According to the present invention, it is possible to effectively and simply measure the ion balance using a p-type FET device and an n-type FET device.

또한, 본 발명에 따르면, p형 FET 소자 및 n형 FET 소자의 신호 출력을 동시에 또는 상보적으로 활용함으로써 이온 밸런스를 정확하게 측정할 수 있게 된다.Further, according to the present invention, it is possible to accurately measure the ion balance by utilizing the signal outputs of the p-type FET device and the n-type FET device simultaneously or complementarily.

또한, 본 발명에 따르면, 이온검출 전극의 크기를 자유자재로 변경할 수 있으며, 드레인-소스 전류를 간단하게 측정할 수 있기 때문에 이온의 밸런스와 이온의 치우침을 양적으로 검출하는데 용이하게 적용될 수 있다. Further, according to the present invention, the size of the ion detection electrode can be freely changed, and since the drain-source current can be easily measured, it can be easily applied to quantitatively detect the balance of ions and the bias of ions.

또한, 본 발명에 따르면, 소형의 IoT(Internet of Thing) 센서 형태로 구현할 수 있으므로 제조라인의 이온 밸런스를 공간적으로 입체적으로 모니터링 할 수 있게 된다.Further, according to the present invention, since it can be implemented in the form of a small Internet of Thing (IoT) sensor, it is possible to spatially and three-dimensionally monitor the ion balance of the manufacturing line.

또한, 본 발명에 따르면, 측정된 이온 밸런스에 따라 이온을 국부적으로 조절할 수 있게 된다.Further, according to the present invention, it is possible to locally control ions according to the measured ion balance.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서에 이용되는 나노 FET 소자의 단면도의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 n형 및 p형 나노 FET 소자의 특성과 이온밸런스 센서 적용의 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, p형 나노 FET 소자와 n형 나노 FET 소자를 동시에 사용한 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 n형 나노 FET 소자와 2개의 p형 나노 FET 소자로 이온밸런스를 실시간으로 측정한 데이터의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 조절장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 전자제품의 제조라인에 도 5의 이온밸런스 조절장치를 적용한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 조절방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a view showing an example of a cross-sectional view of a nano FET device used in an ion balance measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating the characteristics of n-type and p-type nano FET devices and an example of application of an ion balance sensor.
3 is a diagram schematically showing the configuration of an ion balance measurement sensor according to an embodiment of the present invention, and is a view showing an example of a configuration using a p-type nano FET device and an n-type nano FET device at the same time.
4 is a diagram showing an example of data obtained by measuring an ion balance in real time with an n-type nano FET device and two p-type nano FET devices.
5 is a diagram schematically showing the configuration of an ion balance control apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an example of applying the ion balance control device of FIG. 5 to a manufacturing line of an electronic product.
7 is a flow chart showing a method for measuring ion balance according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart showing a method for adjusting ion balance according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to exemplary drawings. In the description of reference numerals for elements of each drawing, the same elements are denoted by the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known configuration or function interferes with an understanding of an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected, coupled or connected to the other component, but the component and the other component It should be understood that another component may be "connected", "coupled" or "connected" between elements.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서에 이용되는 FET 소자의 단면도의 예를 나타낸 도면이다. 여기서, FET는 나노 FET 소자가 이용될 수 있다.1 is a view showing an example of a cross-sectional view of a FET device used in an ion balance measurement sensor according to an embodiment of the present invention. Here, as the FET, a nano FET device may be used.

본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서는 SOI(Silicon On Insulator) 기판에 제작한 나노 FET 소자를 이용한다. 이때, 이온밸런스 측정센서는 n형 나노 FET 소자 및 p형 나노 FET 소자를 이용할 수 있다. 이 경우, 나노 FET 소자의 바닥 게이트는 이온의 밸런스를 측정하고자 하는 감지전극에 연결하며, 나노 FET 소자의 드레인에 일정한 전압 Vds를 걸고, 드레인-소스 전류 Ids의 크기 변화를 검출함으로써 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정할 수 있다. 또한, 게이트 전압 Vg는 n형 나노 FET 소자와 p형 나노 FET 소자의 임계전압 Vth를 결정할 수 있다. 이때, Vg가 마이너스 (-) 전압에서 턴온(turn-on)하는 경우에 나노 FET 소자는 p형 나노 FET 소자이며, 플러스 (+) 전압에서 턴온하는 경우에 나노 FET 소자는 n형 나노 FET 소자이다. 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 센서는 n형과 p형의 나노 FET 소자를 동시에 이용한다.The ion balance measurement sensor according to an embodiment of the present invention uses a nano FET device fabricated on a silicon on insulator (SOI) substrate. At this time, the ion balance measurement sensor may use an n-type nano FET device and a p-type nano FET device. In this case, the bottom gate of the nano FET device is connected to the sensing electrode to measure the ion balance, and a constant voltage Vds is applied to the drain of the nano FET device, and a change in the magnitude of the drain-source current Ids is detected to accumulate in the gate electrode. It is possible to measure the amount of electric charge and the polarity of the electric charge. In addition, the gate voltage Vg may determine the threshold voltage Vth of the n-type nano FET device and the p-type nano FET device. At this time, when Vg is turned on at a negative (-) voltage, the nano FET device is a p-type nano FET device, and when Vg is turned on at a positive (+) voltage, the nano FET device is an n-type nano FET device. . The ion balance sensor according to an embodiment of the present invention uses n-type and p-type nano FET devices at the same time.

도 2는 n형 및 p형 나노 FET 소자의 특성과 이온밸런스 센서 적용의 예를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating the characteristics of n-type and p-type nano FET devices and an example of application of an ion balance sensor.

감지전극의 전위인 Vsn에 음이온이 과량으로 흡착하게 되면, p형 나노 FET 소자는 Ids 값이 증가하게 되고, n형 나노 FET 소자는 꺼져있게 된다. 반대로, 감지전극의 전위인 Vsn에 양이온이 과량으로 흡착하게 되면, p형 나노 FET 소자의 Ids는 꺼져 있어서 Ids = 0 이지만, n형 나노 FET 소자는 Ids가 증가하게 된다. When anions are excessively adsorbed to the potential Vsn of the sensing electrode, the Ids value of the p-type nano FET device increases, and the n-type nano FET device is turned off. Conversely, when an excessive amount of positive ions is adsorbed to the potential Vsn of the sensing electrode, the Ids of the p-type nano FET device is turned off, so Ids = 0, but the Ids of the n-type nano FET device increases.

이온밸런스가 잘 맞아서 감지전극 Vsn의 전위가 0일 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이 p형 나노 FET 소자는 off 특성을 나타내며, n형 나노 FET 소자는 1A 수준의 전류가 흐르게 된다.When the potential of the sensing electrode Vsn is 0 because the ion balance is well matched, as shown in FIG. 2, the p-type nano FET device exhibits an off characteristic, and the n-type nano FET device flows a current of 1A level.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, p형 나노 FET 소자와 n형 나노 FET 소자를 동시에 사용한 구성의 예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically showing the configuration of an ion balance measurement sensor according to an embodiment of the present invention, and is a view showing an example of a configuration using a p-type nano FET device and an n-type nano FET device at the same time.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정센서(100)는 하나의 감지전극(10)에 도 2에 도시한 바와 같은 IV 특성을 나타내는 p형 나노 FET 소자(20)와 n형 나노 FET 소자(30)를 연결하며, 감지전극(10)의 전위 Vsn의 크기 변화에 따른 드레인-소스 전류 Ids의 변화를 I-V 변환하여 측정한다. 이때, I-V 변환은 OP 앰프 소자로 간단하게 구현할 수 있다.That is, as shown in Figure 3, the ion balance measurement sensor 100 according to the embodiment of the present invention is a p-type nano FET device ( 20) and the n-type nano FET device 30 are connected, and the change in the drain-source current Ids according to the change in the size of the potential Vsn of the sensing electrode 10 is IV converted and measured. At this time, I-V conversion can be simply implemented with an op amp element.

감지전극(10)과 그라운드(Ground)의 사이에는 리셋 스위치(40)를 설치할 수 있다. 이때, 리셋 스위치(40)는 감지전극(10)에 축적되는 이온의 양의 상한치는 n형 혹은 p형 나노FET 소자 중 어느 하나 이상의 소자의 Ids 값으로 설정될 수 있으며, 감지전극(10)에 설정된 값 이상의 이온이 축적되는 경우에 리셋 스위치가 그라운드에 접촉되도록 스위칭하여 감지전극에 축적된 전하를 리셋할 수 있다.A reset switch 40 may be installed between the sensing electrode 10 and the ground. At this time, the reset switch 40 may set the upper limit of the amount of ions accumulated in the sensing electrode 10 to an Ids value of at least one of the n-type or p-type nanoFET devices, and the sensing electrode 10 When ions above a set value are accumulated, the reset switch is switched to contact the ground, thereby resetting the charge accumulated in the sensing electrode.

도 4는 n형 나노 FET 소자와 2개의 p형 나노 FET 소자로 이온밸런스를 실시간으로 측정한 데이터의 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an example of data obtained by measuring an ion balance in real time with an n-type nano FET device and two p-type nano FET devices.

도 4를 참조하면, 중성 상태에서 양이온이 수적으로 우세하여 감지전극(10)에 양이온이 더 많아질 경우, n형의 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids는 더욱 커지게 되고, 그 증가하는 정도는 크기 값의 변화로 알 수 있다. Referring to FIG. 4, when the number of positive ions dominates in the neutral state and the number of positive ions increases in the sensing electrode 10, the drain-source current Ids of the n-type nano FET device becomes larger, and the degree of increase Can be known as the change in the size value.

또한, 음이온이 수적으로 우세해지면 n형의 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids는 감소하여 중성 상태에서의 레벨보다 더 낮아지게 되며, 더 많은 음이온이 존재하게 되면 드레인-소스 전류 Ids는 더 작아지게 되고, p형 나노 FET 소자의 신호 출력도 나타나게 된다. 이때, 도 2에 나타낸 IV 특성에서 p형 나노 FET 소자의 문턱전압이 -2.5V 수준이므로, 음이온이 p형 나노 FET 소자의 문턱전압 이상의 Vs로 나타난 후에야 출력신호가 나타난다는 것을 알 수 있다. 즉, 음이온 우세 상태에서의 이온 농도의 변화는 p형 나노 FET 소자는 증가하는 방향으로, n형 나노 FET 소자는 감소하는 방향으로 나타난다. In addition, when negative ions become numerically dominant, the drain-source current Ids of the n-type nano FET device decreases and becomes lower than the level in the neutral state, and when more negative ions are present, the drain-source current Ids becomes smaller. Also, the signal output of the p-type nano FET device appears. At this time, since the threshold voltage of the p-type nano FET device is at the level of -2.5 V in the IV characteristic shown in FIG. 2, it can be seen that the output signal appears only after the negative ions appear as Vs above the threshold voltage of the p-type nano FET device. That is, the change in ion concentration in the anion dominant state appears in the direction of increasing the p-type nano FET device and decreasing the n-type nano FET device.

도 4에서 알 수 있듯이, n형과 p형의 소자를 동시에 사용하여 이온밸런스 측정센서를 구현하게 되면, n형과 p형의 문턱전압 위치에 따라서 중성 상태(이온밸런스가 잘 맞는 상태)에서부터 사각구간이 없는 이온밸런스 변화 추이를 판정할 수 있다.As can be seen in Fig. 4, when an ion balance measurement sensor is implemented using both n-type and p-type devices, the square from the neutral state (the ion balance is well matched) according to the position of the n-type and p-type threshold voltages. Ion balance change trends without a section can be determined.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 조절장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a diagram schematically showing the configuration of an ion balance control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 조절장치(200)는 도 3에 나타낸 이온밸런스 측정센서(100)와 이온조절기(110)를 포함한다. 여기서, 이온조절기(110)는 이온 블로워(Ion blower)로 구현될 수 있으며, 이온밸런스 측정센서(100)에 의해 측정되는 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절한다.Referring to FIG. 5, an ion balance adjusting device 200 according to an embodiment of the present invention includes an ion balance measuring sensor 100 and an ion regulator 110 shown in FIG. 3. Here, the ion regulator 110 may be implemented as an ion blower, and adjusts at least one of a positive ion and an anion according to an ion balance measured by the ion balance measurement sensor 100.

도 6은 전자제품의 제조라인에 도 5의 이온밸런스 조절장치를 적용한 예를 나타낸 도면이다.6 is a view showing an example of applying the ion balance control device of FIG. 5 to a manufacturing line of an electronic product.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이온밸런스 조절장치(200)는 전자제품의 제조라인에 적용될 수 있다. 이때, 이온밸런스 측정센서(100)는 소형으로 구현될 수 있기 때문에 제조라인의 곳곳의 국부적 위치에서 입체적으로 이온밸런스를 측정할 수 있다. As shown in FIG. 6, the ion balance adjusting device 200 can be applied to a manufacturing line of electronic products. At this time, since the ion balance measurement sensor 100 can be implemented in a small size, it is possible to measure the ion balance in three dimensions at local locations throughout the manufacturing line.

이온밸런스 측정센서(100)에 의해 측정되는 이온밸런스는 이온 블로워와 같은 이온조절기(110)로 피드백 되며, 이온 조절기(110)는 이온밸런스 측정센서(100)로부터 피드백 되는 값에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절하여 제조라인의 이온밸런스를 정확하게 조절할 수 있다.The ion balance measured by the ion balance measurement sensor 100 is fed back to an ion controller 110 such as an ion blower, and the ion controller 110 is among positive and negative ions according to the feedback value from the ion balance sensor 100. By adjusting at least one, the ion balance of the production line can be accurately controlled.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 측정방법은 도 3에 나타낸 이온밸런스 측정센서(100)에 의해 수행될 수 있다.7 is a flow chart showing a method for measuring ion balance according to an embodiment of the present invention. The ion balance measurement method according to an embodiment of the present invention may be performed by the ion balance measurement sensor 100 shown in FIG. 3.

도 1 내지 도 4, 도 7을 참조하면, 이온밸런스 측정센서(100)는 하나의 감지전극(10)에 p형 나노 FET 소자(20)와 n형 나노 FET 소자(30)를 연결한다(S110).1 to 4 and 7, the ion balance measurement sensor 100 connects the p-type nano FET device 20 and the n-type nano FET device 30 to one sensing electrode 10 (S110). ).

이온밸런스 측정센서(100)는 감지전극(10)의 전위 Vsn의 크기 변화에 따른 드레인-소스 전류 Ids의 변화를 I-V 변환하여 이온밸런스를 측정한다(S120). 이때, 이온밸런스 측정센서(100)는 p형 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids와 n형 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids를 동시에 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 이온밸런스 측정센서(100)는 p형 나노 FET 소자 및 n형 나노 FET 소자의 드레인에 일정한 전압 Vds를 인가하며, 각각의 드레인-소스 전류 Ids의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정함으로써 이온밸런스를 측정할 수 있다.The ion balance measurement sensor 100 measures the ion balance by converting the change in the drain-source current Ids according to the change in the potential Vsn of the sensing electrode 10 to I-V (S120). At this time, it is preferable that the ion balance measurement sensor 100 simultaneously measure the drain-source current Ids of the p-type nano FET device and the drain-source current Ids of the n-type nano FET device. In addition, the ion balance measurement sensor 100 applies a constant voltage Vds to the drains of the p-type nano FET device and the n-type nano FET device, and the amount of charge accumulated in the gate electrode according to the change in the magnitude of each drain-source current Ids and Ion balance can be measured by measuring the polarity of the electric charge.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이온밸런스 조절방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 다른 이온밸런스 조절방법은 도 5에 나타낸 이온밸런스 조절장치(200)에 의해 수행될 수 있다.8 is a flow chart showing a method for adjusting ion balance according to an embodiment of the present invention. The ion balance adjusting method according to the embodiment of the present invention may be performed by the ion balance adjusting device 200 shown in FIG. 5.

도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 이온밸런스 조절장치(200)는 하나의 감지전극(10)에 p형 나노 FET 소자(20)와 n형 나노 FET 소자(30)를 연결하여 구성된 이온밸런스 측정센서(100)를 포함한다(S210).5, 6 and 8, the ion balance control device 200 is configured by connecting a p-type nano FET device 20 and an n-type nano FET device 30 to one sensing electrode 10. It includes a balance measurement sensor 100 (S210).

이온밸런스 측정센서(100)는 감지전극(10)의 전위 Vs의 크기 변화에 따른 드레인-소스 전류 Ids의 변화를 I-V 변환하여 이온밸런스를 측정한다(S220). 이때, 이온밸런스 측정센서(100)는 p형 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids와 n형 나노 FET 소자의 드레인-소스 전류 Ids를 동시에 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 이온밸런스 측정센서(100)는 p형 나노 FET 소자 및 n형 나노 FET 소자의 드레인에 일정한 전압 Vds를 인가하며, 각각의 드레인-소스 전류 Ids의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정함으로써 이온밸런스를 측정할 수 있다.The ion balance measurement sensor 100 measures the ion balance by converting the change of the drain-source current Ids according to the change in the potential Vs of the sensing electrode 10 to I-V (S220). At this time, it is preferable that the ion balance measurement sensor 100 simultaneously measure the drain-source current Ids of the p-type nano FET device and the drain-source current Ids of the n-type nano FET device. In addition, the ion balance measurement sensor 100 applies a constant voltage Vds to the drains of the p-type nano FET device and the n-type nano FET device, and the amount of charge accumulated in the gate electrode according to the change in the magnitude of each drain-source current Ids and Ion balance can be measured by measuring the polarity of the electric charge.

이온밸런스 조절장치(200)의 이온조절기(110)는 이온밸런스 측정센서(100)에 의해 측정되는 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절한다(S230).The ion controller 110 of the ion balance controller 200 adjusts at least one of a positive ion and an anion according to the ion balance measured by the ion balance measurement sensor 100 (S230).

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the following claims as well as equivalents thereto.

10: 감지전극 20: p형 나노 FET 소자
30: n형 나노 FET 소자 100: 이온밸런스 측정센서
110: 이온 조절기 200: 이온밸런스 조절장치10: sensing electrode 20: p-type nano FET device
30: n-type nano FET device 100: ion balance measurement sensor
110: ion controller 200: ion balance controller

Claims (12)

감지전극에 연결하는 p(positive)형 FET(Field Effect Transistor) 소자; 및
상기 감지전극에 연결하는 n(negative)형 FET 소자;
를 포함하며,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스(balance)를 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정센서.
A p (positive) type field effect transistor (FET) device connected to the sensing electrode; And
An n (negative) type FET device connected to the sensing electrode;
Including,
An ion balance measurement sensor, characterized in that the ion balance is measured using the p-type FET device and the n-type FET device.
 제1항에 있어서,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인(drain)-소스(source) 전류의 변화를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정센서.
The method of claim 1,
An ion balance measurement sensor, characterized in that simultaneously measuring a change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트(bottom gate)를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정센서.
The method according to claim 1 or 2,
A constant voltage is applied to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, each bottom gate is connected to the sensing electrode, and a gate electrode according to a change in the magnitude of each of the drain-source currents An ion balance measurement sensor, characterized in that it measures the amount of charge accumulated in the battery and the polarity of the charge.
 감지전극에 연결하는 p형 FET 소자, 및 상기 감지전극에 연결하는 n형 FET 소자를 포함하며, 상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 이온 밸런스 측정센서; 및
상기 이온 밸런스 측정센서에 의해 측정되는 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절하는 이온 조절기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절장치.
An ion balance measurement sensor comprising a p-type FET device connected to a sensing electrode and an n-type FET device connected to the sensing electrode, and measuring an ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device; And
An ion regulator for adjusting at least one of positive and negative ions according to the ion balance measured by the ion balance measurement sensor;
Ion balance control device comprising a.
 제4항에 있어서,
상기 이온 밸런스 측정센서는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절장치.
The method of claim 4,
The ion balance measurement sensor,
An ion balance adjusting device, characterized in that simultaneously measuring changes in drain-source currents of the p-type FET device and the n-type FET device.
 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 이온 밸런스 측정센서는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절장치.
The method according to claim 4 or 5,
The ion balance measurement sensor,
A constant voltage is applied to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, each bottom gate is connected to the sensing electrode, and the amount of charge accumulated in the gate electrode according to the change in the magnitude of each of the drain-source currents Ion balance control device, characterized in that measuring the polarity of the overcharge.
 감지전극에 p형 FET 소자와 n형 FET 소자를 연결하는 단계; 및
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정방법.
Connecting the p-type FET device and the n-type FET device to the sensing electrode; And
Measuring an ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device;
Ion balance measurement method comprising a.
 제7항에 있어서,
상기 이온 밸런스를 측정하는 단계는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정방법.
The method of claim 7,
Measuring the ion balance,
The ion balance measurement method, characterized in that the change in drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device are simultaneously measured.
 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 이온 밸런스를 측정하는 단계는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정하는 것을 특징으로 하는 이온 밸런스 측정방법.
The method according to claim 7 or 8,
Measuring the ion balance,
A constant voltage is applied to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, each bottom gate is connected to the sensing electrode, and the amount of charge accumulated in the gate electrode according to the change in the magnitude of each of the drain-source currents Ion balance measurement method, characterized in that measuring the polarity of the overcharge.
 감지전극에 p형 FET 소자와 n형 FET 소자를 연결하는 단계;
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자를 이용하여 이온 밸런스를 측정하는 단계; 및
측정되는 상기 이온 밸런스에 따라 양이온 및 음이온 중의 적어도 하나를 조절하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절방법.
Connecting the p-type FET device and the n-type FET device to the sensing electrode;
Measuring an ion balance using the p-type FET device and the n-type FET device; And
Adjusting at least one of a cation and an anion according to the measured ion balance;
Ion balance control method comprising a.
 제10항에 있어서,
상기 이온 밸런스 측정단계는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인-소스 전류의 변화를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절방법.
The method of claim 10,
The ion balance measurement step,
Ion balance control method, characterized in that simultaneously measuring the change of the drain-source current of the p-type FET device and the n-type FET device.
 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 이온 밸런스 측정단계는,
상기 p형 FET 소자 및 상기 n형 FET 소자의 드레인에 일정한 전압을 인가하며, 각각의 바닥 게이트를 상기 감지전극에 연결하고, 각각의 상기 드레인-소스 전류의 크기 변화에 따라 게이트 전극에 축적되는 전하량과 전하의 극성을 측정하는 것을 특징으로 하는 이온밸런스 조절방법.The method of claim 10 or 11,
The ion balance measurement step,
A constant voltage is applied to the drains of the p-type FET device and the n-type FET device, each bottom gate is connected to the sensing electrode, and the amount of charge accumulated in the gate electrode according to the change in the magnitude of each of the drain-source currents Ion balance control method, characterized in that measuring the polarity of the overcharge.
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