KR20240097640A - A thermal conductivity sensors for detection of gases - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 전류 인가에 의하여 저항을 발열시킨 후, 유입되는 가스의 열전도에 따른 상기 저항의 온도변화에 기초하여 상기 가스의 농도를 검출하는 열전도식 가스센서에 관한 것이다.The thermal conductive gas sensor according to an embodiment of the present invention generates heat in a resistance by applying a current and then detects the concentration of the gas based on the temperature change in the resistance due to heat conduction of the incoming gas. It's about.
Description
본 발명은 가스센서에 관한 것으로, 구체적으로는 분위기 가스의 열전도율도을 이용하여 가스의 농도를 검출할 수 있는 열전도식 가스센서에 관한 것이다. The present invention relates to a gas sensor, and specifically to a thermal conductive gas sensor that can detect the concentration of gas using the thermal conductivity of the atmospheric gas.
피검출 가스의 농도를 검출하기 위한 가스센서로서, 가스 고유의 열전도율도의 변화를 이용하여 가스의 농도를 검출하는 열전도식 가스센서가 제안된 바 있다.As a gas sensor for detecting the concentration of a gas to be detected, a thermal conduction gas sensor that detects the concentration of the gas using changes in the gas's inherent thermal conductivity has been proposed.
이러한 열전도식 가스센서는 감열소자에 일정한 전류를 공급하여 특정온도로 발열시켜 놓고, 분위기 가스의 종류 및 성분비에 따라 발생되는 열전도율도 차이에 의한 소자의 온도변화를 검출하도록 구성되어 있으며, 보통 휘스톤 브릿지 형식으로 보상소자와 감응소자를 구성하여, 주변온도에 대한 보상 및 신호의 정밀도를 보정하여 가스의 농도를 검출하도록 구성된다. These thermal conduction gas sensors supply a constant current to the thermal element to generate heat at a specific temperature, and are configured to detect temperature changes in the element due to differences in thermal conductivity that occur depending on the type and component ratio of the atmospheric gas. They are usually Wheatstone. It is configured to detect the concentration of gas by compensating for the surrounding temperature and correcting the precision of the signal by configuring a compensation element and a sensitive element in a bridge format.
열전도식 가스센서는 센싱을 위한 회로 및 소자의 구조가 접촉연소식 가스센서와 유사하지만, 100 vol%의 고농도까지 선형적으로 반응하며 산소 없이 가스의 농도를 측정 가능하며, 나아가 비교적 낮은 온도에서 동작하기 때문에 열화에 대한 우려가 없으며, 다른 가스의 피독 안정성이 높다는 점에서 접촉연소식 가스센서 대비 많은 장점이 있다.Thermal conduction gas sensors are similar to contact combustion gas sensors in the structure of the sensing circuit and device, but they respond linearly up to a high concentration of 100 vol%, can measure gas concentration without oxygen, and operate at relatively low temperatures. Therefore, there is no concern about deterioration, and it has many advantages over catalytic combustion gas sensors in that it is highly stable for poisoning from other gases.
다만, 열전도식 가스센서는 특정 타겟 가스의 노출이 정해지고 안정된 환경이 유지되는 상황에서의 가스 농도의 검출 정확도는 우수하지만, 자동차와 같이 다양한 환경에 노출될 수 있는 상황에서의 센싱 정확도가 낮다는 단점이 있다.However, thermal conduction gas sensors have excellent gas concentration detection accuracy in situations where exposure to a specific target gas is determined and a stable environment is maintained, but sensing accuracy is low in situations where exposure to various environments, such as in a car, is possible. There is a downside.
특히 분위기 가스가 유동하고 있을 경우, 가스에 의한 감열소자의 열전도가 가스의 유속에 의존하기 때문에, 가스의 유량이 변화하는 환경 하에서는 가스의 농도를 정확하게 측정할 수 없다는 문제점이 있다. In particular, when the atmospheric gas is flowing, since the heat conduction of the thermal element due to the gas depends on the flow rate of the gas, there is a problem that the concentration of the gas cannot be accurately measured in an environment where the flow rate of the gas changes.
따라서, 열전도식 가스센서에서 가스의 유량을 고려하여 수소 농도를 산출할 수 있는 열전도식 가스센서의 개발이 필요한 상황이다. Therefore, there is a need to develop a thermal conductive gas sensor that can calculate hydrogen concentration by considering the flow rate of gas in the thermal conductive gas sensor.
한편, 하기 선행기술문헌은 탄소나노튜브를 이용하는 열전방식의 수소센서에 관한 내용을 개시하고 있을 뿐, 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다. Meanwhile, the following prior art literature only discloses information about a thermoelectric hydrogen sensor using carbon nanotubes, but does not disclose the technical gist of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.The thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention aims to solve the following problems in order to solve the above-mentioned problems.
피검출가스의 유량이 큰 경우에도 안정적이도 정확하게 피검출가스의 농도를 검출할 수 있는 열전도식 가스센서를 제공하는 것이다. The aim is to provide a thermal conduction gas sensor that can stably and accurately detect the concentration of the detected gas even when the flow rate of the detected gas is large.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 전류 인가에 의하여 저항을 발열시킨 후, 유입되는 가스의 열전도에 따른 상기 저항 및 박막의 온도변화에 기초하여 상기 가스의 농도를 검출하는 열전도식 가스센서에 관한 것으로, 기부; 상기 기부의 상부에 배치되는 제1 센싱유닛, 제2 센싱유닛, 제3 센싱유닛, 제4 센싱유닛; 및 상기 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 상기 가스의 농도를 산출하는 제어유닛;을 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 제1 센싱유닛 및 제2 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 획득된 유량정보를 포함하는 제1 신호를 생성하고, 상기 제3 센싱유닛 및 제4 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 제2 신호를 생성하고, 상기 제1 신호에 포함된 유량정보에 기초하여 상기 제2 신호에 포함된 유량성분을 보정하여 상기 가스의 농도를 추출한다.The heat conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention is a heat conduction gas sensor that generates heat in resistance by applying a current and then detects the concentration of the gas based on the temperature change of the resistance and thin film due to heat conduction of the incoming gas. Regarding sensors, donations; a first sensing unit, a second sensing unit, a third sensing unit, and a fourth sensing unit disposed on the upper part of the base; and a control unit calculating the concentration of the gas based on the detection results of the first to fourth sensing units, wherein the control unit calculates the concentration of the gas based on the detection results of the first to fourth sensing units. Generate a first signal including flow rate information obtained based on the obtained data, generate a second signal based on detection results of the third and fourth sensing units, and generate a second signal based on the flow rate information included in the first signal. The concentration of the gas is extracted by correcting the flow component included in the second signal.
상기 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛은, 상기 기부 상부에 안착되는 실리콘 기판과, 상기 실리콘 기판 상부에 형성된 박막과, 상기 박막 상부에 패터닝된 저항과, 상기 저항과 전기적으로 연결되는 패드를 포함하되, 상기 제1 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 밀폐된 제1 공간이 마련되고, 상기 제2 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 개방된 제2 공간이 마련되고, 상기 제3 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 밀폐된 제1 공간 또는 상기 박막 하부에 개방된 제2 공간이 마련되고, 상기 제4 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되지 않아서 상기 박막 전체가 상기 실리콘 기판 상부에 접하도록 형성되는 것이 바람직하다.The first to fourth sensing units include a silicon substrate mounted on the base, a thin film formed on the silicon substrate, a resistor patterned on the thin film, and a pad electrically connected to the resistor. However, in the first sensing unit, a region corresponding to the resistance in the silicon substrate is etched to provide a sealed first space below the thin film, and the second sensing unit is in the silicon substrate corresponding to the resistance. The area corresponding to the resistance is etched to provide a second space open under the thin film, and the third sensing unit is provided with a first space sealed under the thin film or the thin film by etching an area corresponding to the resistance of the silicon substrate. A second open space is provided at the bottom, and the fourth sensing unit is preferably formed so that the entire thin film is in contact with the upper part of the silicon substrate so that the region corresponding to the resistance in the silicon substrate is not etched.
상기 박막은, SiO2로 형성된 제1 레이어 및 Si3N4로 형성된 제2 레이어 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.The thin film preferably includes at least one of a first layer formed of SiO 2 and a second layer formed of Si 3 N 4 .
상기 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛은, 상기 저항 상부에 증착 형성되는 보호 박막을 더 포함하는 것이 바람직하다.The first to fourth sensing units preferably further include a protective thin film deposited on the resistor.
상기 실리콘 기판이 식각되어 공간이 형성된 영역 상부에 배치된 박막 중 상기 저항이 패터닝되지 않은 영역은 개방되는 것이 바람직하다. It is preferable that the area in which the resistor is not patterned among the thin film disposed on the upper part of the area where the silicon substrate is etched to form a space is open.
상기 저항이 패터닝된 박막은 상기 저항의 일단 및 타단과 패드를 각각 연결하기 위한 연결라인이 패터닝된 연결부를 통하여 실리콘 기판 상부에 배치된 박막과 연결되도록 형성되되, 상기 연결부의 경로를 길게 하기 위하여 상기 연결부는 적어도 하나의 절곡부를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.The thin film on which the resistor is patterned is formed to be connected to the thin film disposed on the silicon substrate through a connection portion in which connection lines for connecting one end and the other end of the resistor and the pad are patterned, respectively, in order to lengthen the path of the connection portion. The connection portion is preferably formed to have at least one bent portion.
상기 기부 중 상기 제2 센싱유닛 및 제3 센싱유닛 중 적어도 하나가 안착되는 영역에는 상기 제2 공간과 대응되는 리세스가 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that a recess corresponding to the second space is formed in an area of the base where at least one of the second sensing unit and the third sensing unit is seated.
상기 리세스의 폭은 상기 박막의 폭 보다 큰 것이 바람직하다.The width of the recess is preferably larger than the width of the thin film.
상기 리세스는 일방향으로 형성되거나 또는 십자형상으로 형성되는 것이 바람직하다.The recess is preferably formed in one direction or in a cross shape.
제1 전류원, 상기 제1 센싱유닛 및 상기 제2 센싱유닛을 직렬로 연결하여 제1 시스템을 형성하고, 제2 전류원, 상기 제3 센싱유닛 및 상기 제4 센싱유닛을 직렬로 연결하여 제2 시스템을 형성하고, 상기 제어유닛은 상기 제1 시스템을 통하여 상기 제1 신호를 생성하고, 상기 제2 시스템을 통하여 상기 제2 신호를 생성하는 것이 바람직하다.A first current source, the first sensing unit, and the second sensing unit are connected in series to form a first system, and the second current source, the third sensing unit, and the fourth sensing unit are connected in series to form a second system. Preferably, the control unit generates the first signal through the first system and the second signal through the second system.
상기 제1 전류원 및 제2 전류원은 상호 독립적으로 전류를 인가하는 것이 바람직하다.It is preferable that the first current source and the second current source apply current independently of each other.
상기 제어유닛은, 상기 제1 센싱유닛의 저항 양단의 제1 전압 및 상기 제2 센싱유닛의 저항 양단의 제2 전압에 기초하여 상기상기 제1 신호를 생성하고, 상기 제3 센싱유닛의 저항 양단의 제3 전압 및 상기 제4 센싱유닛의 저항 양단의 제4 전압에 기초하여 상기 제2 신호를 생성하되, 상기 제1 신호는 상기 제1 전압 및 제2 전압의 차이값이고, 상기 제2 신호는 상기 제3 전압 및 제4 전압 중 하나를 사용할 수 있다.The control unit generates the first signal based on a first voltage across the resistor of the first sensing unit and a second voltage across the resistor of the second sensing unit, and generates the first signal across the resistor of the third sensing unit. The second signal is generated based on the third voltage and the fourth voltage across the resistor of the fourth sensing unit, wherein the first signal is the difference between the first voltage and the second voltage, and the second signal may use one of the third voltage and the fourth voltage.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 구조가 상이한 센싱유닛을 이용하여 유량정보를 포함하는 제1 신호 및 가스농도정보를 포함하는 제2 신호를 생성하되, 제1 신호에 포함된 유량정보에 기초하여 제2 신호에 포함된 유량성분을 보정하여 가스의 농도를 추출하도록 구성됨으로써, 가스의 유량이 변화하더라도 정확하고 안정적으로 가스의 농도를 검출할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. The thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention uses sensing units with different structures to generate a first signal including flow rate information and a second signal including gas concentration information, and the flow rate included in the first signal By being configured to extract the gas concentration by correcting the flow rate component included in the second signal based on the information, it is possible to expect the effect of accurately and stably detecting the gas concentration even if the gas flow rate changes.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1 및 도 2는 본 발명의 여러 실시예에 따른 열전도식 가스센서를 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열전도식 가스센서의 센싱유닛의 제조단계를 시계열적으도 도시한 적층도이다.
도 4는 센싱유닛의 박막에 대한 다른 구현예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1 센싱유닛의 적층도이다.
도 6은 제2 센싱유닛의 적층도이다.
도 7은 제4 센싱유닛의 적층도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱유닛의 박막층의 여러 형성예를 설명하기 위한 센싱유닛의 평면도이다.
도 9는 두 종류의 지그를 이용하여 동일 조건 하에서 수소농도의 변화에 따른 수소농도 센싱 감도를 측정한 그래프이다.
도 10은 도 9의 그래프를 이용하여 수소농도의 변화에 따른 수소농도 감도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 11은 두 종류의 지그를 이용하여 동일 조건 하에서 가스 유량의 변화에 따른 가스농도 센싱 감도를 측정한 그래프이다.
도 12는 도 11의 그래프를 이용하여 가스유량의 변화에 따른 가스농도 감도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서의 제어유닛이 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛으로부터 획득한 정보에 기초하여 가스의 농도를 산출하는 내용을 설명하기 위한 블록도이다.1 and 2 are conceptual diagrams briefly showing a heat conduction gas sensor according to various embodiments of the present invention.
Figure 3 is a stacked diagram showing the manufacturing steps of the sensing unit of the heat conduction gas sensor according to the present invention in time series.
Figure 4 is a diagram for explaining another implementation of a thin film of a sensing unit.
Figure 5 is a stacked diagram of the first sensing unit.
Figure 6 is a stacked diagram of the second sensing unit.
Figure 7 is a stacked diagram of the fourth sensing unit.
Figure 8 is a plan view of a sensing unit for explaining various examples of forming a thin film layer of a sensing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a graph measuring the hydrogen concentration sensing sensitivity according to the change in hydrogen concentration under the same conditions using two types of jigs.
Figure 10 is a graph showing the change in hydrogen concentration sensitivity according to the change in hydrogen concentration using the graph of Figure 9.
Figure 11 is a graph measuring gas concentration sensing sensitivity according to changes in gas flow rate under the same conditions using two types of jigs.
FIG. 12 is a graph showing the change in gas concentration sensitivity according to the change in gas flow rate using the graph of FIG. 11.
Figure 13 is a block diagram for explaining how the control unit of the thermal conduction gas sensor calculates the concentration of gas based on information obtained from the first to fourth sensing units according to an embodiment of the present invention.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings, but identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Additionally, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, it should be noted that the attached drawings are only intended to facilitate easy understanding of the spirit of the present invention, and should not be construed as limiting the spirit of the present invention by the attached drawings.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서에 대하여 도 1 내지 도 13을 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a thermal conductive gas sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 전류 인가에 의하여 저항을 발열시킨 후, 유입되는 가스의 열전도에 따른 저항의 온도변화에 기초하여 가스의 농도를 검출하는 열전도식 가스센서에 관한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기부(100), 센싱유닛(200) 및 제어유닛을 포함하도록 구성된다. The heat conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention relates to a heat conduction gas sensor that generates heat in resistance by applying a current and then detects the concentration of the gas based on the temperature change in resistance due to heat conduction of the incoming gas. , As shown in FIGS. 1 and 2, it is configured to include a
기부(100)는 후술할 센싱유닛(200) 및 제어유닛 등이 안착되는 구성으로, 열특성의 장점을 고려하여 세라믹 등의 단열소재로 형성될 수도 있으나, 가공비용 등을 고려해 볼 때 단열소재에 한정될 필요는 없다.The
센싱유닛(200)은 기부(100)의 상부에 배치되는 구성으로, 복수 개의 센싱유닛(200)이 기부(100) 상부에 배치될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1 센싱유닛(200a), 제2 센싱유닛(200b), 제3 센싱유닛(200c) 및 제4 센싱유닛(200d)의 4개의 센싱유닛(200)이 배치될 수 있다.The
이러한 센싱유닛(200)은 실리콘 기판(210), 박막(220), 저항(230), 패드(240) 및 보호박막(260) 등으로 형성될 수 있다.This
이러한 센싱유닛(200)의 제조과정을 도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 도 3(a)에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(210) 상부에 박막(220)을 증착한 후, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 박막(220) 상부에 백금(Pt) 등의 재질의 저항을 증착 및 패터닝한 후, 도 3(c)에 도시된 바와 같이 저항(230)과 전기적으로 연결되는 금(Au) 성분의 패드를 증착 및 패터닝하여 구성된다.The manufacturing process of the
나아가 도 3(d)에 도시된 바와 같이 저항(230)을 보호하기 위하여 저항(230) 상부에 보호 박막(260)이 더 형성될 수 있으며, 이후 도 3(e)에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(210)의 후면이 식각될 수 있는데, 후술할 제4 센싱유닛(200d)에는 적용되지 않는다.Furthermore, as shown in FIG. 3(d), a protective
한편, 박막(220)은 일반적으로 SiO2로 이루어진 하나의 레이어로 형성될 수 있으나, 잔류응력에 의한 박막(220)의 변형 및 파손을 방지하고, 박막(220)의 내구성을 향상시키기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 SiO2로 형성된 제1 레이어(221) 및 Si3N4로 형성된 제2 레이어(222)의 멀티 레이어로 구성함으로써 박막(220)의 잔류응력에 의한 영향을 최소화할 수 있다.On the other hand, the
이하에서는 상술한 센싱유닛(200)의 기본적인 구성 및 도 5 내지 도 7을 참조하여 제1 센싱유닛(200a) 내지 제4 센싱유닛(200d)의 구조에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, the basic configuration of the above-described
제1 센싱유닛(200a) 및 제2 센싱유닛(200b)은 기본적으로 도 3(e)에 도시된 바와 같이 기부 상부에 안착되는 실리콘 기판(210)과, 실리콘 기판 상부에 형성된 박막(220)과, 박막 상부에 패터닝된 저항(230)과, 상기 저항과 전기적으로 연결되는 패드(240)를 포함하도록 구성되되, 실리콘 기판(210) 중 저항(230)과 대응되는 영역이 식각된다. The
특히 제1 센싱유닛(200a)은 기부(100)의 상부에 안착되며, 이때 도 5에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(210) 중 저항(230)과 대응되는 영역이 식각되어 형성되는 공간이 기부(100)에 의하여 폐쇄됨으로써, 제1 센싱유닛(200a)의 박막(220) 하부에는 밀폐된 제1 공간(250a)이 마련된다.In particular, the
제2 센싱유닛(200b) 또한 기부(100)의 상부에 안착되지만, 이때 도 6에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(210) 중 저항(230)과 대응되는 영역이 식각되어 형성되는 공간인 제2 공간(250b)이 기부(100)에 의하여 폐쇄되지 않도록 기부(100) 중 제2 센싱유닛(200b)이 안착되는 영역에는 제2 공간(250b)과 대응되는 리세스(110)가 형성될 수 있으며, 이를 통하여 제2 센싱유닛(200b)의 박막(220) 하부에는 개방된 제2 공간(250b)이 마련된다.The
이때 리세스(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 기부(100) 상부에서 일방향으로 형성되거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 십자형상으로 형성될 수 있으며, 그 이외에도 제2 공간(250b) 내부에 가스의 유입을 용이하게 가이드하기 위한 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.At this time, the
아울러 제2 공간(260b) 내부에 가스의 원활한 유입을 위하여 리세스(110)의 폭은 도 6에 도시된 바와 같이 박막(220)의 폭 보다 큰 것이 바람직하다.In addition, in order to smoothly introduce gas into the
제3 센싱유닛(200c)으로는 도 5에 도시된 제1 센싱유닛(200a)을 그대로 적용할 수 있으며, 나아가 제2 센싱유닛(200b) 중 어느 하나의 구조를 그대로 적용할 수도 있을 뿐만 아니라 가스의 감도가 좋은 다른 유형의 센싱유닛(200)을 적용하는 것도 가능하다.As the
마지막으로, 제4 센싱유닛(200d)은 제1 센싱유닛(200a) 내지 제3 센싱유닛(200c)과는 다르게 실리콘 기판(210)의 후면의 식각이 이루어지지 않도록 구성되며, 이를 통하여 도 7에 도시된 바와 같이 박막(220) 전체가 실리콘 기판(210)의 상부에 접하도록 형성된다.Lastly, the
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서를 이용하여 정확한 가스 농도를 검출하기 위한 내용을 설명하도록 한다.Hereinafter, details for detecting accurate gas concentration using a thermal conductive gas sensor according to an embodiment of the present invention will be described.
상술한 바와 같이 열전도식 가스센서는 가스의 열전도에 따른 저항(230)의 온도변화에 기초하여 가스의 농도를 검출하는 센서로, 결국 저항에 흐르는 전기에너지에 의해 발생되는 열에너지는 박막의 발열을 유발하고 주변 가스와 소자 기판을 통해 열이 전도되는데, 이때 열에너지(Q)와 전도되는 열의 평형에 의한 박막의 정상상태 온도변화(Δt)는 아래의 수식 1과 같이 정의될 수 있다.As described above, the heat conduction gas sensor is a sensor that detects the concentration of gas based on the temperature change of the
<수식 1><Formula 1>
Q = Gtotal * ΔtQ = G total * Δt
Q는 저항을 통해 발생되는 열에너지이고, Gtotal은 단위 소자의 전체 열전도율이며, Δt는 박막의 정상상태 온도변화임Q is the thermal energy generated through resistance, G total is the total thermal conductivity of the unit element, and Δt is the steady-state temperature change of the thin film.
한편, 상기의 전체 열전도율은 하기 수식 2와 같이 도출될 수 있다.Meanwhile, the total thermal conductivity can be derived as shown in Equation 2 below.
<수식 2><Formula 2>
Gtotal = Gmembrane + Ggas + Gconvection G total = G membrane + G gas + G convection
Gmembrane은 박막의 구조에 따른 열전도율이고, Ggas는 피검출 가스의 열전도도에 따른 열전도율이고, Gconvection은 열전도식 가스센서의 구조로 인하여 발생되는 대류 및 Heat Flux에 의한 열전도율임G membrane is the thermal conductivity according to the structure of the thin film, G gas is the thermal conductivity according to the thermal conductivity of the gas to be detected, and G convection is the thermal conductivity due to convection and heat flux generated by the structure of the thermal conductive gas sensor.
즉, 상기 수식 1 및 수식 2를 고려해 볼 때, 정확한 가스 농도의 검출을 위해서는 가능한 가스에 의한 열전도만을 고려하여 저항(230)의 온도변화를 검출하여야 하며, 박막(220)에 의한 열전도 및 대류 등에 의한 열전도의 영향을 최소화하는 것이 요구된다.That is, considering Equation 1 and Equation 2 above, in order to accurately detect gas concentration, the temperature change in the
먼저 박막(220)에 의한 열전도를 최소화하기 위하여 도 8(a)에 도시된 바와 같이 저항(230) 대비 박막(220)의 형성영역이 넓은 경우보다는 도 8(b) 내지 도 8(d)에 도시된 바와 같이 박막(220) 중 저항(230)이 패터닝되지 않은 영역을 개방시키도록 형성할 수 있다.First, in order to minimize heat conduction by the
구체적으로, 제1 센싱유닛(200a), 제2 센싱유닛(200b) 및 제3 센싱유닛(300c)과 같이 실리콘 기판(210)이 식각되어 공간이 형성된 영역 상부에 배치된 박막(220) 중 저항(230)이 패터닝되지 않은 영역을 개방시킬 수 있으며, 이를 통하여 박막(220) 중심부, 즉 저항(230)이 패터닝되는 영역에서 발생하는 열이 실리콘 기판(210)으로 sink되는 것을 최소화할 수 있게 된다.Specifically, the resistance of the
아울러, 저항(230)이 패터닝된 박막(220)은, 저항(230)의 일단 및 타단과 패드(240)를 각각 연결하기 위한 연결라인이 패터닝된 연결부를 통하여 실리콘 기판(210) 상부에 안착된 박막(220)과 연결되도록 형성되는데, 이때 도 8(c) 및 도 8(d)에 도시된 바와 같이 연결부의 경로를 길게 하기 위하여 연결부는 적어도 하나의 절곡부를 갖도록 지그재그로 형성될 수 있다. In addition, the
즉, 이를 통하여 박막(220)의 heat sink 경로를 길게 함으로써 박막(220)과 기판과의 단열을 도모함으로써 박막의 열전도율(Gmembrane)을 낮출 수 있게 된다.That is, through this, the heat sink path of the
나아가 정확한 가스의 농도 검출을 위해서는 Gconvection에 의한 영향 또한 최소화하여야 하는데, Gconvection에 의한 영향을 최소화하기 위해서는 Gconvection 자체를 최소화하는 방법과, Gconvection에 의한 영향을 보정하는 방법이 있다.Furthermore, in order to accurately detect gas concentration, the influence of G convection must also be minimized. To minimize the influence of G convection , there are a method of minimizing the G convection itself and a method of correcting the influence of G convection .
먼저 Gconvection 자체를 최소화하는 방법의 경우 유입되는 가스의 유량을 최소화하거나 또는 일정할 수 있도록 센서 패키지의 구조를 설계하는 방법으로, 가스 농도의 정밀한 측정이 가능하다는 장점이 있으나, 기구적으로 복잡한 구조가 형성되어야 하며, 가스감지의 반응속도가 느리다는 단점이 있다.First, in the case of minimizing the G convection itself, it is a method of designing the structure of the sensor package so that the flow rate of the incoming gas is minimized or constant. It has the advantage of enabling precise measurement of gas concentration, but has a mechanically complex structure. must be formed, and the reaction speed of gas detection is slow.
반면 Gconvection에 의한 영향을 보정하는 방법은, 유입되는 가스의 유량에 제한을 가하지 않고, 유입되는 가스의 유량을 검출한 후 검출된 가스의 유량정보를 고려하여 가스의 농도를 보정하는 방법으로, 상대적으로 가스 농도의 신호 오차가 존재한다는 단점이 있으나, 다양한 환경 변화에 대응할 수 있으며, 가스감지의 반응속도가 빠르다는 장점이 있다.On the other hand, the method of correcting the effect due to G convection is a method of detecting the flow rate of the incoming gas without imposing a limit on the flow rate of the incoming gas and then correcting the gas concentration by considering the flow rate information of the detected gas. Although it has the disadvantage of having a relative gas concentration signal error, it has the advantage of being able to respond to various environmental changes and having a fast gas detection response speed.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 Gconvection에 의한 영향을 최소화하기 위한 방법 중 Gconvection에 의한 영향을 보정하는 방법을 적용하기 위하여 유입되는 가스의 유량을 고려하여 가스농도를 보정하는 것을 특징으로 하고 있다.The thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention corrects the gas concentration by considering the flow rate of the incoming gas in order to apply a method of correcting the effect due to G convection among the methods for minimizing the effect due to G convection . It is characterized by:
이러한 가스농도의 보정을 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 상술한 바와 같이 제1 센싱유닛(200a) 및 제2 센싱유닛(200b)을 이용하여 유입되는 가스의 유량을 검출하는데, 제1 센싱유닛(200a) 및 제2 센싱유닛(200b)에 따른 가스의 센싱감도 변화가 없어야 하며, 나아가 가스 유량에 따른 신호의 선형성이 확인되어야 하므로, 이하에서는 이에 대한 실험결과에 대하여 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하도록 한다.In order to correct this gas concentration, the thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention detects the flow rate of the incoming gas using the first sensing unit (200a) and the second sensing unit (200b) as described above. , there should be no change in the sensing sensitivity of the gas according to the first sensing unit (200a) and the second sensing unit (200b), and further, the linearity of the signal according to the gas flow rate should be confirmed. Therefore, the experimental results for this are shown in Figure 9 below. The description will be made with reference to FIGS. 12 through 12.
먼저 실험을 위하여 기부(100)의 역할을 수행하는 두 개의 지그(JIG), 즉 하부에 리세스가 없는 지그 및 리세스가 있는 지그 상에 센싱유닛(200)을 각각 안착하여 가스의 농도를 검출하였으며, 여기에서 리세스가 없는 지그는 하부가 밀폐되도록 구성되어 제1 센싱유닛(200a)과 같은 구조가 될 수 있도록 구성되며, 리세스가 있는 지그는 하부가 개방되도록 구성되어 제2 센싱유닛(200b)과 같은 구조가 될 수 있도록 구성된다.First, for the experiment, the
도 9는 센싱유닛(200)을 리세스가 없는 지그 및 리세스가 있는 지그에 각각 안착한 후 공급전류 15mA 및 혼합가스 유량 100sccm의 조건으로 하여 수소의 농도를 변경해가면서 저항(230)에 걸리는 전압, 즉 출력신호의 변화를 도시한 그래프이다.Figure 9 shows the voltage applied to the
도 9에 도시된 바와 같이 하부가 개방된 리세스가 있는 지그를 적용시 유량의 변경에 대한 출력신호의 변화가 큰 것으로 확인되는데, 이는 유입되는 가스의 유량이 증가할 경우 대류(convection)가 증가하고 이로 인하여 열손실을 유발하게 되는데, 센싱유닛(200) 하부의 리세스 유무에 따라 유량을 받는 박막의 면적이 다르게 되며, 결국 리세스가 있는 지그의 경우 대류에 의한 열전도율(Gconvection)이 감소하기 때문인 것으로 파악된다.As shown in Figure 9, when applying a jig with an open recess at the bottom, it is confirmed that there is a large change in the output signal in response to a change in flow rate, which means that when the flow rate of the incoming gas increases, convection increases. This causes heat loss. The area of the thin film that receives the flow rate varies depending on the presence or absence of a recess at the bottom of the
또한 도 9에 도시된 바와 같이 동일한 유량에서 센서가 고정된 지그의 리세스 유무에 따른 수소 농도의 감도 변화는 없는 것으로 확인되어, 리세스의 유무가 가스 농도의 감도에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in Figure 9, it was confirmed that there was no change in sensitivity of hydrogen concentration depending on the presence or absence of a recess in the jig to which the sensor was fixed at the same flow rate, showing that the presence or absence of a recess did not affect the sensitivity of gas concentration. there is.
도 10은 도 9의 그래프를 참조하여 수소 농도에 따른 신호의 선형성을 표시한 그래프로, 센서가 고정된 지그의 리세스 유무에 따른 두 직전의 기울기가 동일하며, 선형적인 거동이 되는 것으로 다시 한번 확인된다.FIG. 10 is a graph showing the linearity of the signal according to hydrogen concentration with reference to the graph of FIG. 9. The slopes of the two fronts depending on the presence or absence of a recess in the jig to which the sensor is fixed are the same, and once again, it shows linear behavior. It is confirmed.
도 11은 센싱유닛(200)을 리세스가 없는 지그 및 리세스가 있는 지그에 각각 안착한 후 공급전류 15mA를 인가한 상태에서 시간에 따라 혼합가스의 유량을 변경해가면서 저항(230)에 걸리는 전압, 즉 출력신호의 변화를 도시한 그래프이다.Figure 11 shows the voltage applied to the
이때 혼합가스에는 열전도도가 비교적 낮은 질소와, 열전도도가 비교적 높은 수소를 함유하는 경우에 대하여 실험을 진행하였으며, 실험 결과 리세스가 있는 지그에서의 유량에 따른 신호 감도가 리세스가 없는 지그 대비 높은 것으로 확인되었으며, 가스의 종류에 따른 유량 감도는 동일한 것으로 확인되었다.At this time, an experiment was conducted on the case where the mixed gas contained nitrogen, which has a relatively low thermal conductivity, and hydrogen, which has a relatively high thermal conductivity. As a result of the experiment, the signal sensitivity according to the flow rate in the jig with a recess was higher than that in the jig without a recess. It was confirmed to be high, and the flow rate sensitivity depending on the type of gas was confirmed to be the same.
도 12는 도 11의 그래프를 참조하여 가스 유량 변화에 따른 출력신호의 변화를 도시한 그래프로, 도 12에 도시된 바와 같이 유량에 따른 출력신호의 선형성이 확인되며, 가스의 종류에 따른 유량 감도의 변화는 없는 것으로 확인된다.FIG. 12 is a graph showing the change in the output signal according to the gas flow rate change with reference to the graph of FIG. 11. As shown in FIG. 12, the linearity of the output signal according to the flow rate is confirmed, and the flow rate sensitivity according to the type of gas. It is confirmed that there is no change.
즉, 유량의 변화 및 가스 농도의 변화에 따른 신호 감도가 정확히 구분되어 나타나는 것으로 확인되므로, 이러한 데이터를 고려하여 유량에 따른 가스농도의 보정을 진행함으로써 정확한 가스의 농도를 산출할 수 있게 된다.In other words, since it is confirmed that the signal sensitivity according to the change in flow rate and the change in gas concentration appears accurately, it is possible to calculate the accurate gas concentration by taking these data into consideration and correcting the gas concentration according to the flow rate.
상기 실험결과를 고려하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는, 도 13에 도시된 바와 같이 가스의 유량을 검출하기 위한 제1 시스템(310)과 가스의 유량 및 농도를 모두 검출하기 위한 제2 시스템(320)을 포함하도록 구성된다.Considering the above experimental results, the thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention is configured to detect both the first system 310 for detecting the flow rate of gas and the flow rate and concentration of gas, as shown in FIG. 13. It is configured to include a second system 320 for.
제1 시스템(310)은 제1 전류원(331), 제1 센싱유닛(200a) 및 제2 센싱유닛(200b)를 직렬로 연결하여 형성하고, 제2 시스템(320)은 제2 전류원(332), 제3 센싱유닛(200c) 및 제4 센싱유닛(200d)을 직렬로 연결하여 형성한다.The first system 310 is formed by connecting a first current source 331, a
이때 제1 전류원(331) 및 제2 전류원(332)은 상호 독립적으로 전류를 인가하도록 구성됨으로써, 양 시스템 상호간 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다. At this time, it is desirable that the first current source 331 and the second current source 332 are configured to apply current independently of each other, so that the two systems are not influenced by each other.
이때 제어유닛(300)은 제1 시스템(310)을 통하여 유량정보를 포함한 제1 신호를 생성하고, 제2 시스템(320)을 통하여 제2 신호를 생성한다.At this time, the control unit 300 generates a first signal including flow rate information through the first system 310 and generates a second signal through the second system 320.
구체적으로, 제어유닛(300)은 제1 센싱유닛(200a)의 저항 양단의 제1 전압(V1) 및 제2 센싱유닛(200b)의 저항 양단의 제2 전압(V2)에 기초하여 제1 신호를 생성하는데, 여기에서 제1 신호는 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)의 차이값(V1-V2)으로, 이는 상술한 바와 같이 유입되는 가스의 유량정보이다.Specifically, the control unit 300 generates a first signal based on the first voltage (V1) across the resistance of the first sensing unit (200a) and the second voltage (V2) across the resistance of the second sensing unit (200b). Generates, where the first signal is the difference value (V1-V2) between the first voltage (V1) and the second voltage (V2), which is the flow rate information of the incoming gas as described above.
아울러 제어유닛(300)은 제3 센싱유닛(200c)의 저항 양단의 제3 전압(V3) 및 제4 센싱유닛(200d)의 저항 양단의 제4 전압(V4)에 기초하여 제2 신호를 생성하며, 여기에서 제2 신호는 제3 전압(V3) 또는 제4 전압(V4) 중 하나를 이용할 수 있다.In addition, the control unit 300 generates a second signal based on the third voltage (V3) across the resistance of the third sensing unit (200c) and the fourth voltage (V4) across the resistance of the fourth sensing unit (200d). And here, the second signal may use either the third voltage (V3) or the fourth voltage (V4).
결국 제어유닛(300)은 제1 신호에 포함된 유량정보에 기초하여 제2 신호에 포함된 유량성분을 보정함으로써 가스의 농도를 산출함으로써 정확한 가스의 농도 검출이 가능하게 된다. Ultimately, the control unit 300 calculates the gas concentration by correcting the flow rate component included in the second signal based on the flow rate information included in the first signal, thereby enabling accurate gas concentration detection.
한편, 상술한 제1 센싱유닛(200a) 내지 제4 센싱유닛(200d)의 저항(230)의 소재는 동일하게 함으로써 제1 센싱유닛(200a) 내지 제4 센싱유닛(200d)의 주변 온도에 따른 저항 변화율을 동일하게 설정하는 것이 바람직하며, 이로 인하여 제1 시스템(310) 및 제2 시스템(320)이 각각 브릿지 회로로 구성되어 있으므로 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)의 출력비와, 제3 전압(V3) 및 제4 전압(V4)의 출력비는 구변 환경온도에 상관없이 동일하게 된다.Meanwhile, the materials of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도식 가스센서는 온도 및 유량이 변화하는 상황에서도 정확한 가스의 농도를 검출하는 것이 가능하게 된다.Therefore, the thermal conduction gas sensor according to an embodiment of the present invention can accurately detect gas concentration even in situations where temperature and flow rate change.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다. Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
100: 기부
110: 리세스
200: 센싱유닛
200a: 제1 센싱유닛
200b: 제2 센싱유닛
200c: 제3 센싱유닛
200d: 제4 센싱유닛
300: 제어유닛100: Donation
110: recess
200: Sensing unit
200a: first sensing unit
200b: second sensing unit
200c: Third sensing unit
200d: fourth sensing unit
300: Control unit
Claims (10)
기부;
상기 기부의 상부에 배치되는 제1 센싱유닛, 제2 센싱유닛, 제3 센싱유닛, 제4 센싱유닛; 및
상기 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 상기 가스의 농도를 산출하는 제어유닛;
을 포함하고, 상기 제어유닛은,
상기 제1 센싱유닛 및 제2 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 획득된 유량정보를 포함하는 제1 신호를 생성하고,
상기 제3 센싱유닛 및 제4 센싱유닛의 검출결과에 기초하여 제2 신호를 생성하고,
상기 제1 신호에 포함된 유량정보에 기초하여 상기 제2 신호에 포함된 유량성분을 보정하여 상기 가스의 농도를 추출하는 열전도식 가스센서.
In the heat conduction gas sensor, which generates heat in a resistance by applying a current and then detects the concentration of the gas based on the temperature change of the resistance and the thin film due to heat conduction of the incoming gas,
donation;
a first sensing unit, a second sensing unit, a third sensing unit, and a fourth sensing unit disposed on the upper part of the base; and
a control unit calculating the concentration of the gas based on detection results of the first to fourth sensing units;
It includes, and the control unit is,
Generating a first signal including flow rate information obtained based on detection results of the first and second sensing units,
Generating a second signal based on detection results of the third and fourth sensing units,
A thermal conduction gas sensor that extracts the concentration of the gas by correcting the flow rate component included in the second signal based on the flow rate information included in the first signal.
상기 제1 센싱유닛 내지 제4 센싱유닛은, 상기 기부 상부에 안착되는 실리콘 기판과, 상기 실리콘 기판 상부에 형성된 박막과, 상기 박막 상부에 패터닝된 저항과, 상기 저항과 전기적으로 연결되는 패드를 포함하되,
상기 제1 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 밀폐된 제1 공간이 마련되고,
상기 제2 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 개방된 제2 공간이 마련되고,
상기 제3 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되어 상기 박막 하부에 밀폐된 제1 공간 또는 상기 박막 하부에 개방된 제2 공간이 마련되고,
상기 제4 센싱유닛은, 상기 실리콘 기판 중 상기 저항과 대응되는 영역이 식각되지 않아서 상기 박막 전체가 상기 실리콘 기판 상부에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 1,
The first to fourth sensing units include a silicon substrate mounted on the base, a thin film formed on the silicon substrate, a resistor patterned on the thin film, and a pad electrically connected to the resistor. However,
In the first sensing unit, a region corresponding to the resistance of the silicon substrate is etched to provide a sealed first space below the thin film,
In the second sensing unit, a region of the silicon substrate corresponding to the resistance is etched to provide a second open space below the thin film,
In the third sensing unit, a region of the silicon substrate corresponding to the resistance is etched to provide a first space sealed under the thin film or a second space open under the thin film,
The fourth sensing unit is a heat conductive gas sensor, characterized in that the entire thin film is formed in contact with the upper part of the silicon substrate so that the region corresponding to the resistance of the silicon substrate is not etched.
상기 박막은, SiO2로 형성된 제1 레이어 및 Si3N4로 형성된 제2 레이어 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 2,
The thin film is a thermal conductive gas sensor, characterized in that it includes at least one of a first layer formed of SiO 2 and a second layer formed of Si 3 N 4 .
상기 실리콘 기판이 식각되어 공간이 형성된 영역 상부에 배치된 박막 중 상기 저항이 패터닝되지 않은 영역은 개방되는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 2,
A thermal conductive gas sensor, wherein an area in which the resistance is not patterned is open among the thin film disposed on an area where a space is formed by etching the silicon substrate.
상기 저항이 패터닝된 박막은, 상기 저항의 일단 및 타단과 상기 패드를 각각 연결하기 위한 연결라인이 패터닝된 연결부를 통하여 실리콘 기판 상부에 안착된 박막과 연결되도록 형성되되,
상기 연결부의 경로를 길게 하기 위하여 상기 연결부는 적어도 하나의 절곡부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 4,
The thin film on which the resistor is patterned is formed so that a connection line for connecting one end and the other end of the resistor and the pad is connected to the thin film placed on the top of the silicon substrate through a patterned connection part,
A heat conduction gas sensor, wherein the connection portion is formed to have at least one bent portion in order to lengthen the path of the connection portion.
상기 기부 중 상기 제2 센싱유닛 및 제3 센싱유닛 중 적어도 하나가 안착되는 영역에는 상기 제2 공간과 대응되는 리세스가 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 2,
A heat conductive gas sensor, characterized in that a recess corresponding to the second space is formed in an area of the base where at least one of the second sensing unit and the third sensing unit is seated.
상기 리세스의 폭은 상기 박막의 폭 보다 큰 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 6,
A thermal conductive gas sensor, characterized in that the width of the recess is larger than the width of the thin film.
제1 전류원, 상기 제1 센싱유닛 및 상기 제2 센싱유닛을 직렬로 연결하여 제1 시스템을 형성하고,
제2 전류원, 상기 제3 센싱유닛 및 상기 제4 센싱유닛을 직렬로 연결하여 제2 시스템을 형성하고,
상기 제어유닛은 상기 제1 시스템을 통하여 상기 제1 신호를 생성하고, 상기 제2 시스템을 통하여 상기 제2 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 2,
A first current source, the first sensing unit, and the second sensing unit are connected in series to form a first system,
Connecting the second current source, the third sensing unit, and the fourth sensing unit in series to form a second system,
The control unit generates the first signal through the first system and the second signal through the second system.
상기 제1 전류원 및 제2 전류원은 상호 독립적으로 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.
In claim 8,
A thermal conduction gas sensor, wherein the first current source and the second current source apply current independently of each other.
상기 제1 센싱유닛의 저항 양단의 제1 전압 및 상기 제2 센싱유닛의 저항 양단의 제2 전압에 기초하여 상기 제1 신호를 생성하고,
상기 제3 센싱유닛의 저항 양단의 제3 전압 및 상기 제4 센싱유닛의 저항 양단의 제4 전압에 기초하여 상기 제2 신호를 생성하되,
상기 제1 신호는 상기 제1 전압 및 제2 전압의 차이값이고, 상기 제2 신호는 상기 제3 전압 또는 제4 전압인 것을 특징으로 하는 열전도식 가스센서.The method of claim 8, wherein the control unit,
Generating the first signal based on a first voltage across the resistor of the first sensing unit and a second voltage across the resistor of the second sensing unit,
Generating the second signal based on a third voltage across the resistor of the third sensing unit and a fourth voltage across the resistor of the fourth sensing unit,
The first signal is a difference value between the first voltage and the second voltage, and the second signal is the third voltage or the fourth voltage.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220179932A KR20240097640A (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | A thermal conductivity sensors for detection of gases |
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| KR1020220179932A KR20240097640A (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | A thermal conductivity sensors for detection of gases |
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2023
- 2023-12-11 WO PCT/KR2023/020353 patent/WO2024136258A1/en unknown
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