• 센서학회지
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• 제31권3호
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• pp.151-155
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• 2022

In this paper, we present a highly-sensitive gate/body-tied (GBT) metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET)-type photodetector using multi-finger structure whose photocurrent increases in proportion to the number of fingers. The drain current that flows through a MOSFET using multi-finger structure is proportional to the number of fingers. This study intends to confirm that the photocurrent of a GBT MOSFET-type photodetector that uses the proposed multi-finger structure is larger than the photocurrent per unit area of the existing GBT MOSFET-type photodetectors. Analysis and measurement of a GBT MOSFET-type photodetector that utilizes a multi-finger structure confirmed that photocurrent increases in ratio to the number of fingers. In addition, the characteristics of the photocurrent in relation to the optical power were measured. In order to determine the influence of the incident the wavelength of light, the photocurrent was recorded as the incident the wavelength of light varied over a range of 405 to 980 nm. A highly-sensitive GBT MOSFET-type photodetector with multi-finger structure was designed and fabricated by using the Taiwan semiconductor manufacturing company (TSMC) complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) 0.18 um 1-poly 6-metal process and its characteristics have been measured.

• 센서학회지
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• 제32권6호
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• pp.432-440
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• 2023

This study introduces an efficient readout circuit designed for two-electrode electrocardiogram (ECG) recording, characterized by its low-noise and low-power consumption attributes. Unlike its three-electrode counterpart, the two-electrode ECG is susceptible to common-mode interference (CMI), causing signal distortion. To counter this, the proposed circuit integrates a common-mode charge pump (CMCP) with a window comparator, allowing for a CMI tolerance of up to 20 V_PP. The CMCP design prevents the activation of electrostatic discharge (ESD) diodes and becomes operational only when CMI surpasses the predetermined range set by the window comparator. This ensures power efficiency and minimizes intermodulation distortion (IMD) arising from switching noise. To maintain ECG signal accuracy, the circuit employs a chopper-stabilized instrumentation amplifier (IA) for low-noise attributes, and to achieve high input impedance, it incorporates a floating high-pass filter (HPF) and a current-feedback instrumentation amplifier (CFIA). This comprehensive design integrates various components, including a QRS peak detector and serial peripheral interface (SPI), into a single 0.18-㎛ CMOS chip occupying 0.54 mm². Experimental evaluations showed a 0.59 µV_RMS noise level within a 1-100 Hz bandwidth and a power draw of 23.83 µW at 1.8 V.

• 한국측량학회지
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• 제35권6호
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• pp.563-572
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• 2017

본 연구의 목적은 회전익 UAV를 이용하여 1cm 미만의 GSD를 갖는 초고해상도 영상을 취득하기 위해 비행고도, 비행속도, 카메라 셔터의 노출시간, 자동초점조절 사용 여부가 영상의 시각적 해상도에 미치는 영향을 객관적으로 분석하는 것이다. 아울러 다양한 형태의 항공표적에 대한 인식 용이성을 평가하는 것도 목표로 한다. 이를 위해 35mm 크기의 7952*5304 화소 CMOS 센서와 55mm 단렌즈를 이용하여 비행고도 20m부터 120m에서 20m 간격으로 촬영하고 영상의 시각적 해상도를 분석하였다. 결과로 자동초점조절을 사용한 경우 시각적 해상도는 이론적인 GSD에 비하여 1.1~1.6배로 나타났고, 자동초점조절을 사용하지 않은 경우 1.5~3.5배로 나타났다. 다음으로 비행고도 80m에서 5m/s로 정속 비행하면서 카메라의 노출 시간을 1/60sec에서 1/2000sec까지 1/2씩 줄이면서 촬영하고 시각적 해상도를 분석하였다. 허용 흐려짐을 1 화소로 가정할 때 최장 노출 시간을 준수한 경우 시각적 해상도 는 이론적인 GSD이 비하여 1.3~1.5배로 나타났고, 초과한 경우 1.4~3.0배로 나타났다. A4 용지에 항공표적을 출력하여 비행고도 80m 이내에서 촬영하면 상용소프트웨어를 이용하여 코드화된 항공표적을 자동으로 인식할 수 있으며, 자동 인식이 불가능한 고도에서도 다양한 형태의 일반 항공표적 및 코드화된 항공표적을 큰 어려움 없이 수동으로 인식할 수 있었다.

• Spatial Information Research
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• 제19권5호
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• pp.87-96
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• 2011

최근 모바일 사용자들은 언제 어디서나 스마트폰을 이용한 인터넷 접속이 가능하고, 이를 통한 정보 검색 및 공유가 가능하다. 또한, MEMS(micro-electro mechanical systems) 기술의 발달과 함께 첨단 기능을 가진 센서들이 초소형화, 저가격화 되면서 스마트폰의 활용도가 점점 증가하고 있다. 스마트폰은 고해상도 카메라, GPS, 자이로스코프, 자기 센서 등과 같은 다양한 센서를 탑재하고 있어 카메라를 이용한 원격 모니터링 연구에 적합한 시스템 구성을 지닌다. 원격 모니터링 시스템은 영상 촬영을 위한 카메라와 영상 전송을 위한 인터넷 망이 필요하고, 이로 인해 모니터링 장소에 많은 영향을 받는 단점이 있다. 본 연구는 스마트폰 기술을 이용하여 원격 모니터링이 가능한 모니터링 앱을 설계하고 개발하는데 그 목적을 둔다. 이를 위해 안드로이드 SDK 2.3을 기반으로 자바와 C를 이용하여 모니터링 앱을 개발하였다. 개발된 모니터링 앱은 정해진 시간에 ROI(region of interest)를 촬영하고 촬영된 영상은 자동으로 서버로 전송되도록 구현되었다. 개발된 앱은 SMS(short message service)를 이용한 원격제어도 가능하다. 본 연구에서 제안한 모니터링은 스마트폰에 내장된 CMOS 카메라를 이용하여 고해상도 영상 촬영이 가능하며, 3G와 Wi-Fi를 이용하여 언제 어디서나 촬영된 영상과 정보를 서버에 자동으로 전송 가능하다.

• 센서학회지
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• 제11권3호
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• pp.163-170
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• 2002

본 논문에서는 양극반응과 복합 산화법($H_2O/O_2$ 분위기에서 $500^{\circ}C$, 1시간 열산화와 $1050^{\circ}C$, 2분간 RTO(Rapid Thermal Oxidation) 공정)을 이용한 두꺼운 OPSL(Oxidized Porous Silicon Layer)을 형성하여 이를 마이크로머시닝 기술을 이용함으로써 $10\;{\mu}m$ 두께의 OPS(Oxidized Porous Silicon) 에어 브리지를 제조하고, 그 위에 전송선로를 형성하여 그 RF 특성을 조사하였다. OPS 에어 브리지 위에 형성된 CPW(Coplanar Waveguide)의 손실이 OPSL 위에 형성된 전송선의 삽입손실보다 약 2dB 정도 적은 것을 보여주었으며, 반사손실은 OPSL 위에 형성된 전송선의 반사손실보다 적으며 약 -20 dB를 넘지 않고 있다. 본 연구에서 개발한 산화된 다공질 실리콘 멤브레인 및 에어 브리지 구조는 CMOS 공정 후에 사용 가능하며, 초고주파 회로 설계시 편리성과 유용성을 제시하고 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제49권6호
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• pp.18-24
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• 2012

본 논문에서는 $0.18-{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작된 무선 센서네트워크 송신기에 적용 가능한 50MHz/s 저전력 10비트 DAC 측정 결과를 제시한다. 제작된 DAC는 일반적 세그멘티드 방식과는 다르게 2단 온도계 디코더를 이용한 전류 구동 방식으로, 10비트를 상위 6비트와 하위 4비트로 나누어 구현하였다. 상위 6 비트의 온도계 디코더는 3비트의 행 디코더와 3비트의 열 디코더로 행과 열을 대칭적으로 구성하여 상위 전류 셀을 제어하였고, 하위 4비트도 온도계 디코더 방식으로 하위 전류셀을 구동하도록 설계하였다. 상위와 하위 단위 전류 셀은 셀 크기를 바꾸는 대신 바이어스 회로에서 하위 단위 전류의 크기가 상위 단위 전류와의 크기에 비해 1/16이 되도록 바이어스 회로를 설계하였다. 그리고 상위와 하위 셀간의 온도계 디코더 신호의 동기를 위해 입력 신호 및 디코딩 된 신호에 모두 동기화 래치를 적용하여 Skew를 최소화하도록 설계하였다. 측정결과 DAC는 50MHz클럭에서 최대 출력구동범위가 2.2Vpp이고, 이 조건에서 DC전원은 3.3 V에서 DC전류 4.3mA를 소모하였다. 그리고 DAC의 선형성 특성은 최대 SFDR이 62.02 dB, 최대 DNL은 0.37 LSB, 최대 INL은 0.67 LSB로 측정되었다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제48권4호
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• pp.94-101
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• 2011

구내 치근단 촬영을 위한 수 많은 영상 장치가 활발히 연구되고 있으나, 현재까지의 X 선 장치는 강내형 센서 기반의 촬영 장치를 사용함으로서 환자의 고통, 피폭선량 등 많은 문제점이 있어왔다. 본 연구에서는 이러한 여러 문제점들을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 이 분야에 새로운 변화를 가져올 수 있는 신개념의 치근단 촬영장치인 강내형 X-선 튜브를 사용한 치과용 영상 시스템을 소개한다. 이 신개념 치근단 X 선 촬영 시스템은 초소형 열전자 또는 냉전자 기반의 초소형 X-선 튜브, CMOS 기반의 검출기 및 이에 상응하는 자동 위치제어 및 시스템 제어장치를 포함한 몸체 부분으로 구성된다. 제안한 신개념 촬영장치의 가능성을 알아보기 위하여 XOFT사의 초소형 X-선 튜브를 이용하여 시스템을 구축하였으며 이러한 시스템의 성능 평가를 콜리메이터 유무에 따라 평가하였다. 또한 기존 시스템과 신개념 영상장치를 모두 이용하여 동일 치아 영상을 획득한 후 비교 분석 함으로서 제안된 시스템이 보다 우수한 영상 획득 및 분석이 가능함을 보여 주었으며 이러한 결과는 치근단 X 선 촬영장치 분야에 새로운 변화를 가져올 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.345-352
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• 2017

본 논문에서는 전원전압 1V에서 동작하는 산소 및 과산화수소 기반의 혈당전류를 측정할 수 있는 통합형 정전압분극장치를 설계하고 제작하였다. 정전압분극장치는 저전압 OTA, 캐스코드 전류거울 그리고 모드 선택회로로 구성되어 있다. 정전압분극장치는 산소 및 과산화수소 기반에서 혈당의 화학반응으로 발생하는 전류를 측정할 수 있다. OTA의 PMOS 차동 입력단의 바디에는 순방향전압을 인가하여 문턱전압을 낮추어 낮은 전원전압이 가능하도록 하였다. 또한 채널길이변조효과로 인한 전류의 오차를 줄이기 위해 캐스코드 전류거울이 사용되었다. 제안한 저전압 정전압분극장치는 Cadence SPECTRE를 이용하여 설계하였으며, 매그나칩 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 제작되었으며 회로의 크기는 $110{\mu}m{\times}60{\mu}m$이다. 전원전압 1.0V에서 소모전류는 최대 $46{\mu}A$이다. 페리시안화칼륨($K_3Fe(CN)_6$)을 사용하여 제작된 정전압분극장치의 성능을 확인하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.679-684
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• 2023

정맥의 천자는 병리학적 검사를 위한 혈액 샘플을 획득하기 위해 널리 사용되고 있다. 바늘을 사용한 침습적인 정맥 천자 방법이 반복되서 시행되면 환자가 받는 고통이 증가되는 문제가 있어 본 연구팀은 사전에 소형 근적외선 (near-infrared, NIR) 영상 시스템을 개발하였다. 획득된 NIR 영상의 화질 개선을 위하여 본 연구에서는 노이즈 제거에 효율적으로 잘 알려진 비지역적 평균 (non-local means, NLM) 알고리즘을 모델링하여 시스템에서의 적용 가능성을 분석하고자 한다. 개발된 NIR 영상 시스템은 dichroic 및 long-pass filter를 적외선 (infrared, IR)이 통과하여 최종적으로 CMOS 센서 모듈로 검출되는 원리를 기반으로 구성하였다. 제안하는 NLM 알고리즘은 노이즈를 제거시키고자 하는 픽셀을 주변 픽셀들간의 거리들을 고려한 값으로 대체하는 원리를 기반으로 모델링하였다. 850 nm의 중심 파장을 가진 NIR 영상을 획득 후 NLM 알고리즘을 적용하여 히스토그램 평활화를 통해 최종 정맥 영역을 분할하였다. 결과적으로 NLM 알고리즘을 적용한 정맥의 NIR 영상의 coefficient of variation은 평균 0.247로 기존의 filtering 방법들과 비교하여 우수한 결과값으로 도출되었다. 또한 NLM 알고리즘의 dice similarity coefficient 값은 기존의 median filter와 total variation 방법에 비하여 각각 62.91 및 9.40% 향상된 값이 획득되었다. 결론적으로 NLM 알고리즘은 NIR 영상 시스템으로 획득한 정맥의 정확한 분할이 가능하게 할 수 있음을 증명하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.605-610
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• 2010

The devices based on electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) structure are proposed for the detection of external electric charges. A large size charge contact window (CCW) extended from the floating gate is employed to immobilize external charges, and a control gate with stacked metal-insulator-metal (MIM) capacitor is adapted for a standard single polysilicon CMOS process. When positive voltage is applied to the capacitor of CCW of an n-channel EEPROM, the drain current increases due to the negative shift of its threshold voltage. Also when a pre-charged external capacitor is directly connected to the floating gate metal of CCW, the positive charges of the external capacitor make the drain current increase for n-channel, whereas the negative charges cause it to decrease. For an p-channel, however, the opposite behaviors are observed by the external voltage and charges. With the attachment of external charges to the CCW of EEPROM inverter, the characteristic inverter voltage behavior shifts from the reference curve dependent on external charge polarity. Therefore, we have demonstrated that the EEPROM inverter is capable of detecting external immobilized charges on the floating gate. and these devices are applicable to sensing the pH's or biomolecular reactions.