Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Thermal Analysis of Highly Integrated Gas Sensor Array with Advanced Thermal Stability Properties

안정성이 개선된 고집적 가스센서 어레이 열해석

  • 정완영 (동서대학교 인터넷공학부) ;
  • 임준우 (대구과학대학 인터넷정보계열) ;
  • 이덕동 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부)
  • Published : 2003.12.01
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Abstract

A sensor array (3${\times}$5$\textrm{mm}^2$ in diaphragm dimension) of 12 sensing clements with different operating temperatures was optimized with respect to thermal operation. This sensor array with single heater on a glass diaphragm over back-etched silicon bulk realizes a novel concept of a sensor array: an array of sensor clements operated at different temperatures can yield more information than single measurement. The proposed micro sensor array could provide well-integrated array structure because it had only single heater at the center of the diaphragm and used the various sensing properties of two kinds of metal oxide layers with various operating temperatures.

서로 다른 동작온도를 가지는 12개의 감지막으로 구성된 고집적형 센서어레이(다이아프램의 크기가 3×5㎟가 설계되고 열동작의 관점에서 최적화되었다. 이 센서어레이는 에칭된 실리콘기판과 접합된 얇은 유리기판 위의 중앙에 하나의 히터가 위치하고 양쪽에 동작온도가 다른 감지박막이 위치하도록 설계됨으로써 개별 마이크로센서 보다 동시에 훨씬 많은 정보를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 제안된 마이크로센서 어레이는 다이아프램의 중앙에 하나의 히터만을 가지는 구조를 하고 있기 때문에 고집적 어레이구조를 실현하면서도, 히터를 중심으로 감지박막의 동작온도에 따라 다양한 감지특정을 얻을 수 있다. 또 히터 양쪽의 감지박막의 종류를 다르게 함으로써 다이아프램위의 전 감지막이 모두 다른 감지특성을 가지게 되어 고집적 센서어레이를 구현하기 용이한 구조로 밝혀졌다.

Keywords

References

  1. W.P. Carey, K.R. Beebe, E. Sanchez, P. Geladi and B.R. Kowalski, 'Chemometric analysis of multisensor arrays', Sensors and Actuators, vol.9, pp. 223-234, 1986 https://doi.org/10.1016/0250-6874(86)80023-3
  2. V.Demame and A. Grisel, 'Domestic gas detection system using two integrated sensors', Sensors and Actuators B, vol.19, no.1 3, pp. 658-660, 1994 https://doi.org/10.1016/0925-4005(93)01116-L
  3. D. Bednarczyk, S.P. DeWeerth, 'Smart chemical sensing arrays using tin oxide sensors and analog winner-take all signal processing', Sensors and Actuators B, vol.26-27, pp, 271-274, 1995 https://doi.org/10.1016/0925-4005(94)01600-M
  4. X. Wang, W. Patyrick Carey, Sinclair S. Yee, 'Monolithic thin-film metal-oxide gas-sensor arrays with application to monitoring of organic vapors', Sensors and Actuators B, vol.28, pp. 63-70, 1995 https://doi.org/10.1016/0925-4005(94)01531-L
  5. S. Semancik, R. E. Cavicchi, K. G. Kreider, J. S. Suehle, P. Chaparala, 'Selected-area deposition of multiple active films for conducto-metric microsensor arrays', Sensors and Actuators B, vol.34, pp.209-212, 1996 https://doi.org/10.1016/S0925-4005(96)01823-0
  6. Introduction to ANSYS-Revision 5.51, Ansys Inc., U.S.A., 2000
  7. W-Y. Chung, J.-W Lim, D.-D. Lee, N. Miura and N. Yamazoe, 'Thermal and gas-sensing properties of planar-type micro gas sensor', Sensors and Actuators B. vol.64, pp.118-123, 2000 https://doi.org/10.1016/S0925-4005(99)00493-1
  8. 임준우, 온도 구배를 갖는 마이크로 가스센서 어레이의 제조 및 특성. 경북대학교 박사학위논문, 2000. 12
  9. W.-Y. Chung, J.-W. Lim, D.-D. Lee and N. Yamazoe, 'Fabrication of low power micro-heater for micro-sensor I.The thermal distribu-tion analysis by the finite element method', J. Korean Sensors Society, vol.6(4), pp.337-344, 1997