적외선 센서의 종류와 원리 및 동향

소개글

센서의 종류, 특히 적외선 센서의 관한 리포트

목차

1. 적외선 센서의 개요
1) 내부 광전효과
2) 외부 광전효과
3) 광전도 효과
4) 광전기력 효과
5) 열전효과
6) 포톤 드래그 효과
7) Hot Electron 효과

2. 적외선 센서의 종류

3. 열형 적외선 센서
1) 초전형 적외선 센서
2) 서모파일
3) 서미스터 볼로미터

4. 양자형 센서
(a) PbS 센서
(b) |nSb 센서
(c) HgCdTe 센서

5. 연구동향
1) (Pb, La)TiO3/LiTaO3/(Pb, La)TiO3 다층 강유전 박막을 이용한 초전형 적외선 센서
2) MgO 기판 위에 올린 박막의 특성과 적외선 센서의 제작

6. 향후 개발동향

7. 참고문헌

본문내용

4) 광전기력 효과
광전기력 효과는 빛의 조사에 의해 기전력을 발생하는 현상으로, 반도체의 pn 접합을 이용한 것이다. 반도체의 pn 접합부에서는 내부 퍼텐셜이 형성되고, 역 바이어스를 pn 접합에 걸면 기전력은 더욱 크게 발생한다. 이 pn 접합부에 빛을 조사하면 여기 된 전자와 정공은 내부 퍼텐셜에 의해 반대 방향으로 가속되어 전류가 흐른다. 영 바이어스나 역 바이어스의 상태에서는 빛의 조사량에 비례한 전류가 흐르며, 개방 상태에서는 pn 접합의 양단에 전압이 발생한다. 이것을 광기전력 효과라고 한다. 적외선 센서에서는 필요한 밴드 폭이 작기 때문에 pn 접합 이외에 쇼트키 접합이나 헤테로 접합을 이용하는 경우가 늘고 있다.
5) 열전효과
물질에 의해 흡수된 적외선에 의해 그 물질의 온도가 상승하고, 그 결과 일어나는 여러 가지 열전 효과를 이용하여 적외선을 검출할 수 있다. 이용되는 열전 효과로서는 전기저항의 변화, 열기전력의 발생, 초전효과 등이 있다. 전기 저항의 변화를 이용한 적외선 센서는 볼로미터라고 하며 서미스터나, Pt, Au, Ni 등의 금속 박막의 전기 저항의 온도 의존성을 이용한다. 적외선 흡수에 의한 열전대의 열 접점의 온도 상승에 따른 열기전력을 이용할 수도 있다. 열기전력은 작으므로 다수의 열전대를 직렬로 접속한 구조인 열전퇴가 사용되는 경우가 많다. 초전효과는 자발 분극의 온도 의존성에 의해 온도 변화가 있으며 표면 전하가 생기는 현상이다. 온도 변화 △T에 의해 정전용량 C의 양단에 발생한 표면 전하 △Q에 의한 전압 △V=△Q/C를 측정한다. △Q는 자발분극의 변화 △Ps와 같다. 초전효과는 온도변화에 대응하여 나타나기 때문에 적외선 입사량의 교류 성분이 측정된다. 이 때문에 입사 적외선을 기계적인 초퍼를 사용하여 단속 시킬 필요가 있다.

참고 자료

・센서기술, 권대혁, 서화일 공저, 기전연구사
・최신 센서공학, 김한근, 박선국 공저, 에드텍
・전기 전자재료 1999년 12권 12호
・1997년 6월 센서학회지 제 6권 3호
・2002년 7월 센서학회지 제 11권 4호