드레인-소스 전극 간극의 변화에 따른 Gas Sensor의 열에너지 확산 해석 (Heat Energy Diffusion Analysis in the Gas Sensor Body with the Variation of Drain-Source Electrode Distance)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 30권 / 9호 / 589 ~ 595페이지
· 저자명 : 장경욱

초록

NOx가스센서로 사용하기 위해서 MWCNT를 이용하여 MOS-FET구조의 센서를 제작하였다.
가스센서는 흡착된 가스 분자를 탈착시키기 위해서 열을 인가해야 한다. 따라서 센서에 열을 인가한 경우 열의 분포는 가스 분자 탈착의 균일도를 높이는 중요한 요소로 작용한다.
본 연구에서는 센서 전극의 간극을 30, 60 및 90 [μm]로 변화 시켜서 제작된 센서에 흡착된 가스분자를 제거하기 위해서 150[℃]의 열을 인가하게 되는데, 이때 가해진 열이 센서 내에서 확산되는 과정을 확인하기 위해서 COMSOL 해석 프로그램을 이용하였다.
열 해석을 위해서 FET 가스센서의 구조체를 모델링을 진행하였으며, 제시된 2차원 모델링에 대해서 센서 구성 부분에 대해서 재료의 물성값을 제시하고, 유한요소법(FEM)을 이용하여 열이 확산되는 정도를 알기 위해서 편미분 방정식(Partial Differential Equation)에 의해서 지배방정식(Governing Equations)을 제시하여 해석하였다.
열해석 결과 센서 설계시 효율적인 가스 흡착을 위해서는 전극 간극이 큰 센서가 유리하지만 열확산 구배를 고려하여 최적의 전극 간극은 60[μm]라는 것을 확인하였다.

영어초록

MOS-FET structured gas sensors were manufactured using MWCNTs for application as NOx gas sensors.
As the gas sensors need to be heated to facilitate desorption of the gas molecules, heat dispersion plays a key rolein boosting the degree of uniformity of molecular desorption. We report the desorption of gas molecules from thesensor at 150℃ for different sensor electrode gaps (30, 60, and 90 μm). The COMSOL analysis program was usedto verify the process of heat dispersion. For heat analysis, structure of FET gas sensor modeling was proceeded. Inaddition, a property value of the material was used for two-dimensional modeling. To ascertain the degree of heatdispersion by FEM, the governing equations were presented as partial differential equations. The heat analysisrevealed that although a large electrode gap is advantageous for effective gas adsorption, consideration of the heatdispersion gradient indicated that the optimal electrode gap for the sensor is 60 μm.

참고자료

· 없음