半導體 熱電材料를 利용한 熱流束 測定 센서의 性能

Performance of the heat flux sensor using thermoelectric semiconductor material

본 연구에서는 박판형 열유속 센서의 감도를 높임과 동시에 두께와 면적을 줄 이기 위한 방안으로서 시벡 계수(Seebeck doefficient)가 일반 열전대재료보다 월등히 큰 반도체 열전재료를 이용하여 박판형 센서를 제작하고 그 성능을 조사하였다. 센 서의 제작에 사용한 열전재료는 Melcor 사에서 열전 열펌프 생산에 사용하기 위하여 개발한 소자로서 통상 텔루루화 비스무스(bismuth telluride)라 불리우며 그 조성은 비스무스, 텔루륨, 셀레늄, 안티몬의 4가지 합금에 미량의 불순물(dopent)이 첨가된 것으로 불순물의 종류에 따라 전기적인 P형 또는 N형의 반도체가 되는 것으로 알려져 있으며 Table 1에 물성치가 나타나 있다.

In order to improve the sensitivity of the wafer type heat flux sensor, some heat flux sensors were manufactured and examined by using thermoelectric semiconductor material (bismuth telluride) whose Seebck coefficient is much larger than those of metallic thermocouple materials. Because the thermoelectric element cannot be bended or welded, a peculiar sensor structure and manufacturing process were designed. As a result, it is revealed that the characteristic sensitivity of the manufactured sensor is about 10 times larger than that of marketed sensor even though there are some troubles in stiffness for reciprocal use. If we make this kind of sensors smaller and thinner, it will be a useful method to measure the local heat flux from the surface of complex configuration.