자동차용 실리콘 가속도센서의 개발

이종현,최시영,권영두,이상룡 경북대학교 센서기술연구소 1992 연차보고서 Vol.1992 No.-

센서를 인간의 五感에 비유한다면 가속도센서는 視覺, 聽覺, 觸覺, 味覺, 嗅覺 중에서 어떤 감각기관인가? 먼저 視覺을 쉽게 생각 할 수 있다. 시각기능은 거리, 위치, 형상에 민감하다. 그러나 이들의 시간에 따른 변화 즉 1차 微分量인 속도에는 어느 정도 定性的으로 감응하나 2차 미분량인 가속도는 시각으로 판단되기 어렵다. 활강하는 스키선수나 써커스의 공중 곡예가 시각에만 의존한다고 볼 수 없으며, 만약 우리가 이러한 로봇(robot)을 만든다고 가정 할 때 가속도 센서의 중요성은 상상 할 수 있을 것이다. 움직이는 모든 시스템의 動的特性을 제어하기 위해 정교한 가속도센서는 필수적이다. 물체에 작용하는 힘을 감지하는 센서는 크게 2가지로 분류해 볼 수 있다. 즉 압력, 응력 등 靜的(static mode) 힘을 감지하는 것이 압력센서 계열에 속하고, 가속력, 진동력, 충격력 등 動的(dynamic mode) 힘을 감지하는 것이 가속도센서에 해당한다. 두 센서의 실용분야는 다르지만 그 원리나 제조기술 면에서는 유사하며 다만 설계에서만 차이가 있을 뿐이다. 특히 실리콘 박막을 이용하는 압력/가속도센서는 제조기술이 동일하므로 구조와 package방법만 달리하면 두가지 센서가 함께 개발 될 수 있다. 또 응용기술에 따라 속도 및 균형제어장치, 설비진단용 진동감지기, 마이크로폰, 전자저울, 유량계 등 그 활용분야는 대단히 넓다. 실리콘 가속도센서 칩은, 첨단의 집적회로기술로 제작되어 정교하고, 신뢰성이 높고, 小型輕量이며, 규격화, 양산화가 쉽고 저가격인 장점이 있다. 또한 각종 센서의 fusion및 제어회로와의 integration이 가능하기 때문에 로봇와 같은 정밀제어 시스템에 적합하다. 이와 같이 종래의 기계식 센서에 비해 그 활용 범위가 넓고 성능이 월등하므로 개발에 대한 기대치가 매우 큰 소자이다. 따라서 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서는 기업 경쟁적으로 개발연구가 진행되고 있으며 특히 자동차 air-bag용 실리콘 센서는 Analogue device, Lucas nova, Kavlico, IC Sensors, Siemens 등 몇개 회사에서 개발한 시제품을 판매하고 있는 단계이며 1996년에는 자동차의 cruse, suspension 등의 제어시스템에도 實裝 될 것으로 예상되고 있다. 가속도센서의 활용이 예상되는 산업분야는 자동차, 기차, 선박, 항공기, FA(factory automation) 관련장비, 기능성 로봇, 각종 완구, 스포츠/레저 관련장비, 등 다양하다. 더욱이 실리콘 가속도센서 칩과 같이 정밀하고 작은 부품이 일반화 될 때는 그 응용분야가 크게 확대 될 것이다. 대표적으로 자동차산업 분야만 검토해 보아도 그 수요량과 미래의 시장성을 알 수 있다. 우리나라의 경우를 보면 60년에 3만여대에 불과했던 차량대수가 90년에 100 배가되었고 1992년 말의 통계를 보면 525만대에 달하고있다. 교통부 전망자료를 보면 2001년에는 1,388만대가 될 것으로 예측하고 있다. 2000년부터는 자동차의 air bag, ABS(anti-lock braking system), cruise control, smart suspension system, auto-door lock system, 속도감응 파워핸들, 진동측정 등에 실리콘 칩형 가속도센서가 일반적으로 적용 될 것으로 예상하고 있으며 그 수요량도 대단할 것이다. 또한 센서는 단위소자 부품으로서만이 아니라 센서시스템 및 상품의 성능에 대한 부가 가치를 고려해야 하기 때문에 그 시장성은 매우 크며 기술확보를 위한 집중노력이 필요한 시점이다. We report here the first year studying results of 3 years research program of the project [Development of Silicon Acceleration Sensor for Car Applications]. The final goal of this project is to develop an engineering sample of a single crystalline silicon piezo-resistive acceleration sensor chip, which can be applied to mass production line. In this year of the first step research, we focused on the investigation and determination of optimal techniques of silicon micro-machining and device processes techniques for acceleration sensor fabrication. A basic proto-type sample was fabricated and characterized for the verification of the developed techniques. Summary of the results is as follow: ① Fabrication of single crystalline silicon micro-structures; Several etching technics of single crystal silicon are already reported and well know ones. In this studies we established a new method of porous silicon etching technique for the use of acceleration sensor fabrication. The method was not well determined and only a few papers are repeorted in the world. Most of our results on process technics are originally developed. - Effects of the current, voltage, HF concentration, time, type of substrate, surface state and so forth on the formation of the PSL(Porous Silicon Layer) were investigated and reproducible process control was made. - We fabricated silicon micro-structures by forming selective PSL and etching it in NaOH solution. After trying many methods, using n/n^+/n silicon substrate produced the most accurate structure and only one mask was used to make a exact beam structure of arbitrary shaped cantilevers and bridges. - Experiment on the reactor which can form porous Si on the whole wafer or a small piece has been done and much experience has been gained during this process. We have been designing and manufacturing an auto reactor which can be applied to the mass production. ② Acceleration sensor fabrication and process technology development: In order to examine micro-structures and developed process more closely, acceleration sensor of cantilever, 4 beam bridge and 8 beam bridge type have been fabricated just for experimental usuage and we've comfirmed that it works properly - The method of protecting device in a strong acid like high concentrated HF solution have been developed using WAX lithography technique and using α-Si deposition. This technique would be useful in the next step process continued. - For the sake of the application of accelation sensor, we have established and verified DMT (Diffusion Modification Technique) so as to prevent under-cut of the undesirable part and form stopper with accurate air-gap. - For Mass of Acceleration Sensor, we studied the method to make SEISMIC PROOF MASS, and also studied the method of NIKEL electro-plating so that we get to believe firmly about feasibility. - We designed and simulated the self-guarding circuits with two bridge circuits for the testing the operating conditions of acceleration sensors, we will apply the circuits to next TEST CHIP. ③ Development of simulator for acceleration senser : FEM simulator, which can simulate dynamic characteristics of Si mechanical structure and acceleration sensor, was developed and we are utilizing the simulator specifically for designing piezoresistive Si acceleration sensor.

첨단 수송장비용 센서 및 응용시스템 개발

朴世光,崔時永,全國鎭,李光萬 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

자동차의 안전성 향상과 편리성은 정밀한 기계적 시스템과 첨단 전자 시스템의 조화에 의한 것이다. 현재 자동차의 전자 시스템 중 엔진의 고효율을 위해 엔진유입 공기량, 실린더의 압력, 엔진의 회전수 등을 검출하는 센서부와 사고의 원인인 타이어 펑크를 모니터링하는 시스템이 첨단 수송 장비의 핵심 부품이다. 따라서 이를 개발하기 위해서 1) 자동차용 Air Flow Sensor, 2) 자동차용 엔진 MAP Sensor, 3) 멀터센서 모니터링 시스템, 4) 자동차 실내 환경제어용 센서시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 자동차용 엔진 공기유량센서를 제작하기 위해서 유한차분법과 SPICE로 시뮬레이션을 수행하고 이 결과로 센서를 설계하였다. 센서의 저항체를 제작하기 위해서 백금박막을 제작하고 각각 조건별로 특성을 조사하여 패터닝이 잘되고 저항값이 크고 온도계수가 큰 조건을 선택하여 센서를 제작하였다. 센서는 lift-off법으로 백금을 패터닝하고 PI-2723을 보호막으로 사용하였다. 구동회로는 정온도형으로 동작하도록 피이드백 회로를 사용하였고, 기준유량계 출력과 일치하도록 피이드백 회로의 출력전압을 증폭하였다. 유체의 온도와 유량을 변화시킬 수 있는 실험장비를 제작하고 기준유량계와 제작한 유량계의 출력을 동시 측정하여 실험결과를 비교하였다. 유량에 대한 실험에서는 증폭한 출력전압은 기준유량계 출력과 거의 일치하였고, 스텝응답과 과도응답에서도 기준유량계 출력과 거의 일치함을 보았다. 자동차용 엔진 MAP Sensor의 연구에서는 SDB 웨이퍼를 이용하여 절대압 압력센서를 제조하였다. 센서의 구조는 두 개의 휫스톤 브릿지 회로와 다이아프램으로 구성되어있다. 두 개의 휫스톤 브릿지중 하나는 다이아프램의 가장자리에 위치하고, 다른 하나는 다이아프램의 가운데 부분에 위치한다. 다이아프램의 공극은 10^-5 Torr의 진공에서 형성시켜 공극안의 공기로 인한 압력센서의 감도에 미치는 온도효과를 줄였다. 이것은 압력센서의 온도보상에 대한 부수적인 방법이다. 본 실험의 주된 온도 보상법은 두 브릿지의 오프셋 전압의 차를 이용한 방법이다. 이 방법을 이용하여 22 ∼ 100℃ 범위에서 온도 영향을 80 %이상 보상할 수가 있었다. 멀티센서 모니터링 시스템 연구에서는 첨단 수송장치용에 적합한 직접 디지털 출력을 갖는 압력 센서와 온도 센서를 멀티 센서에 적합한 형태로 제작하였다. 압력 센서는 PR 희생층과 금속 구조층으로 하는 표면 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작하였으며, 온도 센서는 n-well CMOS 공정을 이용한 substrate PNP BJT 트랜지스터를 이용하여 제작하였다. 이 두 센서를 함께 제작할 수 있는 공정을 개발하였으며 각각소자에 대하여 측정 셋업을 구성하여 측정하였다. 직접 디지털 압력 센서의 출력에 대한 기본적인 동작 특성을 확인하였으며, 제작된 온도 센서의 감도는 1.57 ㎷/℃ 이다. 자동차 실내환경제어용 센서시스템 개발에서는 표준 CMOS 공정기술과 실리콘미세가공기술을 이용하여 자동차 실내환경 제어용 센서시스템을 개발하기 위하여 마이크로 가스유량센서와 습도센서를 설계하고 제조공정을 수행하였다. 가스유량센서의 경우 설계된 칩의 크기는 3 × 3 ㎟이고, 히터 좌우에 6 쌍의 n-poly/p-poly 열전대를 구성하였다. 습도센서의 경우 칩의 크기가 0.8 × 1.2 ㎟이고 단일 n-poly 실리콘히터로만 구성되어 있는 매우 간단한 구조를 하고 있다. 최소의 열용량과 기판 및 페케지를 통한 열손실을 최소화하기 위하여 열적 및 기계적 특성이 우수한 NON 구조의 브릿지형 다이아프램을 실리콘 미세가공 기술을 이용하여 구현하였다. 또한 NON절연막의 열전도특성을 연구하기 위한 측정소자를 설계·제작하고 그 특성을 측정 중에 있다. 마이크로 습도센서의 동작원리를 기술하고 마이크로 열센서를 구동하게 될 구동회로를 설계·검증하고 있으며 CMOS 회로화 하여 센서와 함께 집적된 센서시스템을 구현할 것이다. The improvement of safety and convenience in motor car lies on the harmony of a minute mechanical system and high-tech electric system. Nowadays the core part of the high-tech transport equipment is the system and the sensor part. The system monitors the flat tire that causes accidents and the sensor part detects the air amount of a engine intake, the pressure of the cylinder and the turn number of an engine for high efficiency of engine in car electronic system. In order to develop it, therefore we have studied 1) an air flow sensor for car engine, 2) a pressure sensor for car engine, 3) the system monitoring pressure of car tire. We designed air flow sensor in use of a finite different method and SPICE simulation to make it. In order to make resistors in the sensor, we made platinum thin film and then we tested the characteristics of the thin film in various conditions. So we chose the condition which is patterning better, higher resistor value and higher temperature coefficient. The sensor of platinum thin film was patterned by lift-off method and passivated with PI-2723. We used the feedback circuit to make an operation circuit drive in constant temperature. We amplified the output voltage of the fabricated sensor in accordance with that of a reference flowmeter. We made an equipment to change fluid temperature and flow. We measured the output of the reference flowmeter and the fabricated flow sensor simultaneously, and compared them. In the experiment, the amplified output voltage nearly agree to the output of the reference flowmeter. The absolute pressure sensor using SDB wafer has been fabricated. The structure of the sensor consists of two Wheatstone bridges and a diaphragm. One of the two Wheatstone bridges is located on the edge of diaphragm, and the other is located on the center of diaphragm. The diaphragm cavity is sealed in vacuum(∼10^-5 Torr) to reduce the effect of temperature due to the vapor in the cavity on the sensitivity of pressure sensor. This is the minor method of temperature compensation method. In this experiment the main compensation method is to use the differrence of the two bridge offset voltages. In this method the temperature effect in the range of 22 ℃ ∼ 100 ℃ was compensated over 80 %. We produced a pressure sensor and a temperature sensor, which are suitable for a multi sensor, and have the direct digital output suitable for an advanced transporting equipment. The pressure sensor was fabricated using a surface micromachining technique with a sacrificial PR layer and a structural metal layer. The temperature sensor was fabricated using a substrate PNP BJT made by use of an n-well CMOS process. We developed the process that could produce these two sensors together, organized and estimated the setup about each element. The basic operating characteristics are identified about the direct digital output of the pressure sensor, and the sensitivity of the produced temperature sensor is 1.57㎷/℃ Micro gas-flow sensor and humidity sensor were designed and fabricated using a standard CMOS process technology and silicon micromachining techniques for an Interior Environment of Automotive. The chip size of designed gas-flow sensor is 3 × 3 ㎟ with six pairs of n-poly/p-poly thermocouples around the heater. For the case of the humidity sensor, the size is 0.8 × 1.2 ㎟ with single n-poly silicon heater and simplicity. A bridge type diaphragm of NON structure having an excellent mechanical and thermal properties, was implemented by silicon anisotropic etch. The thermal properties of NON insulator is investigating using by the measurement device that was designed and made specially. The operating principle of micro humidity sensor was described and the driving circuits of the micro thermal sensors were designed and verified. The circuits in CMOS will be integrated into the sensor system with the thermal sensor.

감성 및 응용 시스템 개발

강신원,신장규 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

"감성센서 및 응용시스템 개발"에 관한 본 총괄과제는 과제 성격과 내용이 상이하여 2개의 세부과제로 이루어져 있으며, 감성이라는 물리량을 정량적으로 계측하기 위한 센서개발에 관련된 기본기술 개념기술 개념설정 작업 및 정량화 기술개발에 역점을 두고 있다. 따라서 본 연구에서는 먼저 인간의 기본감각인 오감 중 광·음향 압력등 물리적 자극에 응답하는 시각·청각·촉각 중 시각을, 화학적 자극에 응답하는 미각·후각 중 미각을 선택하여 미각센서와 시각센서 개발을 목표로 설정하였다 즉, "Optode형 glucose 센서의 개발"인 제 1 세부과제와 "지능화 뉴로 시각센서의 개발"인 제 2 세부과제로 이루어져 있으며, 아래에 그 각각의 세부과제에 관한 요약을 정리하였다. This research project, "Development of Sensors and Application Systems for Human Intelligent Sensor", consists of two topics which could be classfied into two different application fields such as taste sensor, neuro vision sensor. Research on sensory engineering deals with measurement and quantification of human feelings and focoues on the developments of corresponding sensors and their application systems. The first subproject is "Development of Optode Type Glucose Sensor" which is focoused the measurements and quantification of taste between taste and olfactory respondent to chemical stimulus. And the second subproject is "Development of Intelligent Neuro Vision Sensors" which is the "measurements of vision" among the sense of vision, touch, and hearing respondent to the physical incitement(e.g. optic, acoustic, and pressure etc.).

Optode형 glucose 센서의 개발

강신원,고광락,이수미,김수진 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

인간의 미각은 단맛 (甘味, sweet taste), 신맛 (酸味, sour taste), 짠맛(鹽味, saline taste), 쓴맛 (苦味, bitter taste)의 4가지 기본요소와 우마미 (Umami)^1)로 이루어져 있다. 본 연구에서는 그 중 글루코오스를 감지할 수 있는 당도 (糖度)센서인 초보적인 미각센서의 개발을 위하여 광섬유를 이용한 optode형의 센서소자를 제작하여 glucose의 농도 1×10 exp (-7) ∼ 1×10 exp (-2) M의 범위에 대해 측정하였다. 본 센서의 측정원리는 광섬유를 통한 광의 전달시 감지막의 글루코오스에 대한 반응에 따른 흡광 특성에 의해 일어나는 출력광의 감소 즉, 소산파의 흡수를 측정하는 원리를 이용하였다. The taste is composed of five fundamental tastes, sweet, sour, saline, bitter taste and umami. This research purposed to develope a glucose sensor, sweet taste sensor. The glucose sensor device used five kinds of dye/PMMA polymer sensing membranes containing five dyes. All experiment processor is based on the pH 7.4, 0.05 M tris-HCl buffer solution and glucose concentration from 1×10 exp (-7) to 1×10 exp (-2) M range. The fiber optode of the sensor device is made of skipped cladding in the fiber's middle site and then coated by dye/PMMA membrane. The principle of the sensor is based on the absorbance change of the evanescent wave of the sensing membrane according to glucose concentration change. In this experiments, we made a response pattern of the glucose sensor system using the evanescent wave.

초전형 적외선 센서의 특성측정

김영일,노용래,김학봉 경북대학교 센서기술연구소 1995 센서技術學術大會論文集 Vol.6 No.1

고감도 초전형 적외선 센서를 La이 첨가된 PbTiO_(3)(PLT) 박편을 이용하여 제작하였으며 재료의 조성비는 Pb_(0.9)La_(0.1)Ti_(0.75)O_(3) 이다. PLT 박편의 두께는 100 μm로 제작하였으며 수광전극은 니켈-크롬을 그리고 하부 전극으로는 은을 각각 1X2 mm 크기로 진공증착 하였다. PLT 박편의 전기적 특성은 350 정도의 유전상수와 6.5X10^(10) Ω·cm의 매우 큰 비저항 값을 얻었다. C 축으로 쌍전극이 형성된 PLT 박편은 높은 초전 특성을 나타내었으며, 4.84X10^(-8) C/cm^(2)K의 초전계수의 덕분으로 4.24X10^(-11) Ccm/J치 큰 전압 성능지수를 얻을 수 있었다. PLT 박편으로 제작된 센서는 2500 V/W의 높은 전압감도를 가지는 것으로 보아 초전형 적외선 센서의 응용이 가능하리라고 본다. High-sensitive pyroelectric infrared sensors have been fabricated with highly c-axis oriented and spontaneous polarized La-modified PbTiO_(3)(PLT) thin plates. The PLT thin plates have the composition Pb_(0.9)La_(0.1)Ti_(0.75)O_(3). The thickness of the thin plates are 100 μm, and the electrodes are vacuum evaporated Ni-Cr, and Ag of area 1X2 mm. The thin plates have a large resistivity of 6.5X10^(10) Ω·cm and a relative dielectric constant of 350. They have a high figure of merit of 4.24x10^(-11) Ccm/J due to its high pyroelectric coefficient of 4.84x10^(-8) C/cm^(2)K. The sensors have a large voltage responsivity of 2500 V/W. These thin plates will be suitable for applications such as pyroelectric infrared detectors.

광섬유 변형센서 개발과 시뮬레이션

강신원,이상룡,이정희,박재희 경북대학교 센서기술연구소 1997 연차보고서 Vol.1997 No.-

자동차용 실리콘 가속도센서의 개발

이종현,조찬섭 경북대학교 센서기술연구소 1993 연차보고서 Vol.1993 No.-

자동차의 air-bag 장치에 실용될 수 있는 압저항형 단결정 실리큰 가속도센서 칩을 개발하기 위하여 단위공정을 확립하고, 일괄공정에 의한 proto-type chip을 만드는 기술을 목표로 한다. 이를 위하여 다공질 실리콘 식각법을 이용한 실리콘 마이크로머시닝기술을 확립하고, Pb/Sn metal paste를 이용하여 dispensing 또는 screen printing법으로 가속도센서의 seismic proof mass를 정량적으로 올리는 방법을 연구하였다. 그리고 Super SAP FEM을 이용하여 실리콘 미세구조의 기계적 성질을 simulation할 수 있는 전용 simulator를 개발 완성하고 50G용 가속도센서를 설계하였다. 설계된 가속도 센서의 mass pad 반경 및 빔 길이, 빔 폭, 빔 두께, 그리고 mass의 각 파라미터 값은 500㎛, 500㎛, 12㎛, 8㎛, 1.4㎎ 이었다. 마지막으로 50G용 8빔형 가속도 센서를 제조하고 그 특성을 조사하였다. (111) 기판으로 제조된 센서의 가속도에 따른 출력전압은 선형성을 나타내고 있으며, 감도는 약 50 ㎶/V·g로 나타났다. We keep our purpose on the establishment of the unit-process to develope a piezoresistive type silicon acceleration sensor chip for car air-bag system, and the technique to make a prototype chip by a batch-process. For this purpose, we established a silicon micromachining technique using the porous silicon etching method, and studied a method that is to load quantatively a seismic proof mass for an acceleration sensor using Pb/Sn metal paste by dispensing or screen printing method. And we have developed of a simulator that is for the exclusive use. This simulator can simulate the mechanical characteristics of a silicon microstructure using SuperSAP that is programmed by FEM. We also designed an acceleration sensor for 50G. The determined parameter values of beam length, beam width, beam thickness, mass, and mass radius are 500㎛, 120㎛, 8㎛, 1.4㎎, and 500㎛, respectively. Finally we fabricated a 8-beam acceleration sensor fabricated with (111)-Si substrate represented a linearity with acceleration, and sensitivity of the sensor was about 50㎶/V.g.

광섬유를 이용한 전류센서의 개발

손병기,Taylor, Henry F.,이정은,예윤혜 경북대학교 센서기술연구소 1992 연차보고서 Vol.1992 No.-

광섬유 센서는 외부 환경의 변화에 의한 광섬유의 물리적 성질의 변화(길이, 굴절률 등)에 의해 광섬유를 따라 진행하는 광의 특성변화(위상, 편광방향 강도, 스펙트럼 등)를 이용하여 외부 환경의 변화를 검지하는 소자이다. 이러한 광섬유 센서는 물리량센서(온도, 압력, 속도, 변위 등) 및 화학량 센서(가스, pH 등)에의 적용이 가능한 것 등 그 활동범위가 매우 넓고, 광섬유 자체가 신호 전송역활을 겸하고 있으며, 넓은 온도 범위에서 높은 정밀도를 나타낼 뿐만 아니라 응답속도가 빠른 등 많은 장점을 가지고 있어 크게 주목받고 있다. 특히 발전 및 송배전을 최적의 상태로 유지하기 위해 고압 전송선로에 흐르는 전류를 측정하기 위한 전류 센서에의 응용은 안전성 면에서 크게 유리하다. 전송선로 전류를 측정하기 위해 전기적인 센서를 사용할 경우 고압의 전송선로와 측정점 사이에 신호의 전송을 위해 도전성의 전선이 필수적으로 요구되므로 이에 따른 안전성 문제가 크게 대두된다. 그러나 광섬유 전류센서는 광섬유 자체가 신호의 전송 역활을 하므로 매우 안전하게 사용될 수 있다. 이러한 광섬유 전류 센서를 개발하기 위해 광섬유 센서 분야에서 지명도가 높은 Texas A&M 대학의 Talyor 교수와 공동 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 광섬유 선내에 두 반사면을 가진 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 제조하여, 그 온도 의존성을 조사하였으며, 이를 이용하여 전송선로에 흐르는 교류전류를 측정할 수 있는 새로운 형태의 광섬유 Fabry-Perot 간섭형 전류센서를 제조하였다. 또한 압전체에 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 부착하여 압전효과를 이용한 광섬유 전류 센서를 제조하고 그 특성을 조사하였다. The project was dedicated to the development of the fiber-optic current sensors using fiber-optic Fabry-perot interferometer to measure ac current in the electrical transmission line. In comparision with conventional current sensors, fiber-optic Fabry-perot interferometric current sensors have many advantages, such as safty due to electrical isolation, high sensitivity, rapid responses, multi detection and monitoring, and simple establishment. The development of fiber-optic current sensor will contribute to effective management of electrical energy in the power industry. The contents and major achivement during thing this year are as follows. 1. Fabrication of the fiber-optic Fabry-perot interferometer The fiber-optic Fabry-perot interferometer with two internal mirror in the optical fiber was fabricated using TiO_2 coating and optical fiber fusion splicing techniques. The thickness of the TiO_2 thin film was about 1000Å and its refractive index was about 2.4∼2.5. 2. Fabrication of fiber-optic temperature sensor The fiber-optic Fabry-Perbt interferometric temperature sensor was fabricated. Its cavity length(the length between two internal mirror)was 1cm. This temperature sensor showed linear response characteristics in the relatively wide range. 3. Development of the fiber-optic current sensor using temperature dependence of Fabry-Perot interferometer New type of fiber-optic current sensor was developed by using the temperature dependence of fiber-optic Fabry-Perot interferometer and Joule's law. The output characteristics the current sensor was in proportion to the square of input current. 4. Development of the fiber-optic current sensor using PZT The simple fiber-optic current sensor was developed by using strain effect of fiber-optic Fabry-Perot interferometer. This current sensor showed good linearity and large sensitivity at the low current.

FET형 반도체 바이오/이온 센서(Ⅱ)

손병기,김의락,이홍락,박이순,하영호,양승태 경북대학교 센서기술연구소 1991 연차보고서 Vol.1991 No.-

본 연구는 FET형 바이오/이온센서 1차년도 연구의 계속적인 수행으로서, 기본소자인 pH-ISFET (ion-sensitive field-effect transistor)의 감지특성을 개선하기 위한 연속적인 연구와 생체기능성막의 양산화를 위한 감광성 고분자의 추가연구 및 이를 이용한 지질센서의 제조 및 특성조사, 개발된 요소센서와 포도당센서를 임상분야에 적용하기 위한 기초조사 그리고 전송된 센서의 신호를 PC와 상호접속하기 위한 디지탈 신호처리 시스템의 설계 등의 연속적인 연구가 수행되었다. 또한 생체내의 신진대사 과정에서 중요한 역할을 하는 K^+이온의 정량을 위한 K^+이온센서에 대한 연구가 이루어 졌다. 본 연구는 다음과 같은 내용과 범위로 수행되었다.

접촉연소검지방식을 이용한 후막형 메탄가스센서의 제조 및 그 특성

박준식,이재석,홍성제,박효덕,신상모 경북대학교 센서기술연구소 1995 센서技術學術大會論文集 Vol.6 No.1

본 연구에서는 스크린 프린팅 기술을 이용한 병렬저항열원을 갖는 후막형 가연성 가스센서를 제조하고, 메탄가스에 대한 감도특성을 조사하였다 알루미나 기판의 양면 위에 제조된 병렬형 백금 후막발열체는 후막형 백금 저항체로 사용된 백금페이스트 온도 감지 특성과 표면 특성을 조사하여 paste A로 선정하였다. 제조된 백금 후막 발열체는 평균저항값이 1.8Ω이고, TCR값은 3685ppm/℃이었다. 제조된 백금 발열체상에 Pt과 Pd이 첨가된 촉매 페이스트를 제조하고 가지부는 Pt과 Pd가 첨가된 촉매를 스크린 프린팅하여 후막을 형성하고 열처리하여 제조하였다. 제조된 후막형 센서는 메탄가스에 대해 4.3mV/1009ppm의 감도를 보였으며, 소비전력은 2.12W이었다. We fabricated the sensors with parallel Pt heaters using screen printing process and investigated sensitivities to hydrocarbon gases. The paste A was selected as Pt paste for heater by investigated the properties of TCRs and thick film microstructures. The average resistance of parallel Pt heaters was 1.8Ω, and the best TCR obtained was 3685ppm/℃. On the top of the Pt heaters, a sensing layer added with Pt and Pd as catalyst paste was screen printed and heat treated. The sensitivity of fabricated the sensor was 4.3mV/1000ppm to methane. The power consumption of the sensors was 2.12watts