*혜* 스토어

*혜*

개인인증

팔로워2 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 등록된 전문분야가 없습니다.

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

36개
전체 판매량

846개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균A
자료문의 응답률

57%

전체자료 36개

전북대 반도체센서 시험범위 정리 Chapter 6

Q1: 자성체의 종류를 서술하여라원자의 자기 모멘트의 배열 상태에 따라 여러 종류의 자성체가 만들어진다.강자성체 : (a)처럼 물질내의 원자의 자기 모멘트가 한 방향으로 배열한다 ex)니켈, 철, 코발트페리자성체: 페라이트와 같은 물질 내에는 크기와 방향이 서로 다른 자기 모멘트가 그림(b)와 같이 존재하지만, 자기 모멘트 크기의 차이로 자성이 발생상자성체: 자기 모멘트간의 상호작용이 없고 그 방향이 무질서하여 평균 자기 모멘트가 0으로 된다. 공기는 대표적인 상자성체이다.Q2: 강자성체의 특징 2가지를 서술하시오.큐리온도강자성체의 경우, 온도가 상승함에 따라 자기 모멘트 배열이 점점 흐트러져 어떤 온도에서 실제로 무질서하게 되어 자성이 상실되는 온도를 큐리 온도라고 부른다.큐리온도는 실온보다 높은 영역에 있다.자기 이방성강자성체 결정은 결정방향에 따라 자기적 특성이 다른 자기 이방성을 갖는다. Ex) 철철의 결정 구조: Fe원자가 정육면체의 각 모서리와 그 중심에 놓여있는 체심입방체이다.자화용이축: 자구에 있는 스핀들은 6개의 [100]방향으로 가장 쉽게 정렬한다. 따라서 [100]방향으로 자계를 가하면 자구가 이동하여 쉽게 자화된다.자화곤란축: [111]방향으로 자화를 시키려면, [100]방향보다 더 강한 자계를 인가해야 한다.Q3: 홀소자에 대한 설명을 서술하시오.홀소자 : 전자 유도형과 전류자기 효과형으로 나뉜다.전자유도형: 센서부에 코일을 설치하여 전자 유도 작용을 응용전류자기효과형: 센서부에 전자 이동도가 큰 화합물 반도체 등을 사용한 소자홀소자는 직류 정전류를 흘려주면 자속밀도에 비례한 전압을 얻을 수 있는 양호한 직선성을 가진 소형 반도체 자기 센서자석의 자계나 전류에 의해 발생한 자계를 전기 신호로 변환하여 출력해주는 자기센서홀 소자는 인듐, 안티몬 혹은 갈륨, 비소 등의 반도체로 만들어짐각각 하나의 제어 전류 입력 단자와 전압 출력 단자를 지님.응용분야: 위치 검출, 자성재료 검출, 전류계, 전류 스위치 등에 활용Q4: 문제 풀이 홀 저항, 홀 전압, 홀 계수 구하는 식Q5: 홀소자의 동작원리(홀효과)를 서술하시오.Q6: 십자형 홀 소자 구조에 대해서 설명하여라큰 홀 전압을 얻으려면 홀 계수와 이동도가 크고 두께가 얇은 반도체 박편이어야 한다. 장방향 박편을 제작하는 것은 쉽지 않으며 따라서 제작하기가 훨씬 더 용이한 십자형 구조로부터 동일한 형상계수 값을 얻을 수 있기 때문에 홀 센서는 십자형 구조로 되어있다. 홀 전극의 단락 효과를 억제하고, 또한 외부회로의 임피던스에 정합된 내부저항을 갖도록 설계된다.Q7: 홀 센서 이용에 있어 용도에 따라 소자 전류를 공급하는 방식 2가지는?정전류 구동자계 직전성이 우수하다자속밀도가 커지면 소자저항이 증가하지만 , 소자 전류가 소자저항에 관계없이 일정하므로 위 식에 따라 직선성은 나빠지지 않는다.회로가 복잡해진다.인가전압이 소자저항의 온도변화에 따라 변화하므로 불평형 전압의 온도 변화가 크다.정전압 구동직선성이 나쁘다자속밀도가 커지면 자기저항 효과에 의해 저항치가 증가하여 소자전류가 작아 지기 때문에 홀 전압이 변화한다.소자전류가 소자 저항에 의해서 결정되므로 홀전압의 온도 변화가 크다인가전압이 일정하므로 불평형 전압의 온도 변화가 작다회로가 간단하다.Q8: 홀 센서의 주요 특성을 서술하시오감도정전류 구동의 경우 홀전압은 전류와 자속밀도의 곱에 비례하므로, 홀 센서의 감도로는 보통 적감도가 사용되고 있다.자계 직선성 : 홀 전압이 이론치로부터 벗어난 정도를 나타내는 것으로 %로 표시한다.감도의 온도 의존성홀 전압의 온도 의존성은 적감도의 온도 의존성에 이해서 결정된다. 따라서, 온도 의존성을 작게 하려면 에너지 갭이 큰 반도체를 사용하여야 한다. 즉, 에너지 갭이 클수록 온도특성이 우수하다.오프셋 전압이상적인 홀 소자에서는 외부자계를 가하지 않았을 때 홀 전압이 0이어야한다. 그러나 실제의 홀 소자는 여러가지 원인에 의해서 외부자계가 존재하지 않는 경우에도 약간의 전압이 발생한다.외부자계를 인가하지 않은 상태에서 홀 소자에 단위입력 전류를 흘릴 때 나타나는 출력전압을 오프셋전압 또는 불평형 전압이라고 함.Q9: 홀소자의 재료로 어떤 것을 고려해야 하며 어떤 물질이 좋은 지?모빌리티와 밴드갭을 고려하여 홀소자를 만들어야 한다. 또한 모빌리티가 큰 물질을 써야한다. GaAs, InGaAs, InSb와 같은 물질 등이 있다. GaAs는 전자 이동도가 8500(cm2/VS)으로 InSb의 1/10 정도지만, 밴드갭이 크고 온도 특성이 좋다.InAs는 전자이동도, 밴드갭의 값이 InSb와 GaAs의 거의 중간 값을 가져 감도가 높고, 온도 특성도 양호하여 이들 두 소자의 중간적인 특성을 나타낸다.Q10: MR(자기저항)소자 & AMR(이방성 자기저항)소자 & GMR(거대 자기저항)소자 설명하여라.MR소자 : 반도체 박막에 수직 방향으로 인가되는 자속 밀도에 따라 저항 값이 변화하는 소자여러 개의 MR소자를 조합하여, 저항의 변화를 전압의 변화로서 출력 , 자기 저항 효과를 이용한 자전변환 소자 , 자기저항 소자는 직진성을 띠는 부분에서 sensing하는 것이 좋다.장점동적범위가 넓다출력이 높고, 높은 자계에서 조차 포화되지 않는다.환경에 대한 저항력이 우수하다.단점약자계에 대해서 감도가 낮다온도 의존성이 크다자계의 부호를 구분하지 못한다.AMR소자 : 강자성 금속에서 전류와 자화의 방향이 서로 평행일 때 저항이 최대로 되고, 서로 수직한 경우 최소로 되는 현상이 발생하는데 이를 이방성 자기 저항 효과라고 한다.GMR소자 : 두 개의 강자성 박막이 비자성 금속 박막에 의해서 분리되어 있는 다층 박막 구조에서 약 70%의 자기저항 변화가 나는데 이를 이용한 소자이다.Chapter 6. 자기센서

학교| 2019.07.06| 7페이지| 3,000원| 조회(150)

전북대, 반도체센서, 전북대 반도체센서, 반도체센서 Chapter 6

미리보기

닫기
전북대 반도체센서 시험범위 정리 Chapter 5

Q1. 초음파란?초음파란 20kHz이상의 주파수를 갖는 음파이며 인간의 귀에 들리지 않을 만큼 높은 음이다. 기체, 액체, 고체 등의 매질 중에서도 사용되며 주파수가 높아 방향성이 있는 음속을 얻을 수 있다.Q2: 초음파 센서란? 음향에너지 중에서 비교적 높은 영역을 검출하기 위한 역할을 하는 센서Q3: 초음파의 전파속도는? 공기 중에서는 343m/s, 수중에서는 1480m/s 전송매체의 온도에 영향★ Q4: 초음파의 성질을 서술하시오.파장과 지향성전파속도 주파수 파장전자파의 : 속도 : 3 m/s공기 중의 음파 전반 속도 : 약 343m/s주파수가 높고 진동 면적이 클수록 지향성이 날카로워져, 음파를 효율적으로 방사초음파 스위치로 상용되고 있는 센서부의 지향 특성은 음압 반감각(반치각)으로 8~30정도반치각이 넓을수록 효율이 좋고반치각이 작을수록 intensity가 좋다반사물체의 유,무를 검지하기 위해서는, 초음파가 물체에 닿고 반사금속, 목재, 콘크리트, 유리, 고무, 종이 등은 초음파를 거의 100% 반사물, 면, 유리 등의 흡음재들은 초음파를 흡수해 초음파를 검지하지 못한다물체의 표면이 rough할 경우 초음파가 난반사 하여 검지하기 어렵다감쇠공기 중에서 전파되는 초음파의 강도는 확산 손실과 흡수손실에 의해서, 거리가 길어질수록 감쇠해갈 것주파수가 높아질수록 감쇠율이 커져 도달거리는 짧아짐전파거리를 늘리기 위해서는 낮은 주파수가 유리파수가 낮아지면 거리 계측의 분해능도 저하소자 형상이 대형화되는 단점단거리는 주파수가 큰 것, 장거리는 주파수가 낮은 것이 유리하다★ Q5: 압전효과를 아는 대로 서술하시오압전효과 : 초음파를 발생하고 검출하는데 가장 널리 사용되고 있는 원리수정, 산화바륨 등과 같은 결정에 힘을 가하면, 내부에서 전기분극이 발생하여 결정 표면에는 그림과 같이 전하가 나타난다. 이것을 직접 압전효과라고 부른다.위와 같이 전계를 가하면 결정이 기계적 변형을 일으키는데, 이것을 역 압전효과라고 부른다. 이때 기계적 변형의 방향은 인가전계의 방향 (인가전압의 극성)에 의존한다.★ Q6: 압전현상을 나타내는 물질을 두 가지 분류로 설명하시오.대칭 중심을 갖는 물질힘을 가하더라도 분극이 발생하지 않는다. 따라서 압전현상을 나타내지 않는다.대칭 중심을 갖지 않는 물질힘이 가해지지 않은 상태에서는 (+) 전하의 주심과 (-) 전하의 중심이 일치하므로 분극이 발생하지 않는다. 그림과 같이 y-방향에서 압축하면, (+) 전하는 위를 향해 변위되고, (-)전하는 아래를 향해 변위되므로, 두 전하의 중심이 일치하지 않아서 그림과 같이 분극이 발생한다.이와 같이, 힘을 인가하면 결정내부에서 분극이 발생하여 결정 표면에 전하가 나타난다.Q7: 초음파 센서를 분류해라개방형 초음파센서공진자는 진동에 의해 발생한 초음파를 효율 좋게 공중에 방사공중으로부터의 초음파를 진동자의 중앙 부분에 효과적으로 집중시키는 형태밀폐형 초음파센서개방형 공중 초음파 센서를 옥외에서 사용하는 경우비 등에 의한 물방울, 오염 물질이나 먼지의 영향이 문제케이스 개구부에 수지를 충전한 밀폐형 구조로 되어있음밀폐형 초음파 센서는 자동차 범퍼에 부착한 거리계 등에 활용고주파형 초음파센서압전 세라믹의 두께로 상하진동을 이용압전 세라믹과 공기의 음향 임피던스의 매칭이 중요압전 세라믹의 진동 방사면에서의 손실이 커지게 됨음향 정합층으로써 특수한 재료를 압전 세라믹에 접착하고, 공기와의 임피던스 매칭을 하도록 한 것이 고주파 초음파 센서Q8: 유니모르프 진동자란?유니모르프 진동자는 널리 사용되는 압전 지동자압전 세라믹 원판을 전계에 따라 수축과 팽창을 하지 않는 금속 다이어 프램의 한쪽 면에 부착압전 세라믹이 팽창과 수축하면 금속 다이어프램은 그림과 같이 구부러진다.이 진동자는 출력 전압이 크고, 기계적 강도, 온도, 습도 특성이 우수하다.Q9: 초음파 센서의 배치와 용도는?Q10: 초음파 센서 적용 예시를 서술하시오.Chapter 5. 초음파센서

학교| 2019.07.06| 5페이지| 3,000원| 조회(95)

전북대, 반도체센서, 전북대 반도체센서, 반도체센서 Chapter 5

미리보기

닫기
전북대 반도체센서 시험범위 정리 Chapter 4

Q1: 압력의 개념을 아는 대로 서술하시오.압력: 물질이 인접하는 각 부분에 서로 미치는 힘의 크기를 나타내는 양단위 : 면적당 작용하는 면과 법선 방향의 힘 , 고체 내에서는 압력에 따른 유동이 없으므로 힘의 방향성이 보존 , 압력은 방향성을 지니고 있어, 한 점에서의 압력도 방향에 따라 크게 다름,기체의 압력액체의 압력과 같음, 밀도가 액체에 비해 매우 작으며, 부피와 밀도가 절대 온도와 절대 압력에 따라 쉽게 변함, PV=NRT대기압력토리체리 진공 : 유리관의 윗부분은 진공을 이루므로 공기의 압력이 없으므로, 대기압이 존재하지 않음.대기압의 크기 : 수은의 수평면을 기준으로 평상태에 이를 때 수은이 더 이상 내려오지 않고 정지Q2: 압력의 단위를 서술하시오.Pa (파스칼) : 국제 단위계에 의한 압력 단위로 1평방 미터당 1뉴턴의 힘에 대한 압력 , 압력이란 단위면적에 작용하는 힘Kgf/ : 표준 중력 가속도 9.8m/하에서 1평방 당 1kg의 질량이 작용하는 힘의 크기에 대응한 압력mmHg (밀리미터 수은주) : 표준 중력 가속도 9.8m/하에서, 표준 상태의 수은의 액주차 1mm에 대응하는 압력, 진공도의 표시에 많이 사용 , 독일에서 사용되는 진공압 단위 torr도 같은 크기mm0 (밀리미터 수주) : 표준 중력 가속도 9.8m/하에서 표준 상태의 물의 액주차 1mm에 대응하는 압력 , 게이지압이나 차압의 저압 영역의 표시 사용bar (바) : 1당 dyne의 힘에 대응하는 압력, 대기압이나 그 이상의 절대 압력 표시에 사용psi (pound per square inch) : 미국 등 파운드 질량 단위권에서 주로 사용1평방 인치 당에 작용하는 1중량 파운드의 임에 대응하는 압력★ Q3: 압력의 분류를 설명하시오.시간적 변화① 정압변화가 없는 압력1초당 압력계의 최대 압력의 1%를 넘지 않는 변화의 순시 속도를 가지는 압력1분당 최대 압력의 5%를 넘지 않는 압력② 변동압1초당의 시간적 변화가 정압 한계를 넘거나 압력계의 최대 압력이 1~10% 사이에서 변동하는 압력주기성이 없이 불연속적으로 증감되는 압력③ 맥동압1초당의 시간적 변화가 정압의 한계를 넘는것압력계의 최대 압력의 1~10% 사이에서 변동하는 압력주기성이 있는 압력압력 기준치① 절대압완전 진공을 기점으로 해서 측정되는 압력지구 위도 45도 해면상에서 온도 0도 조건으로 수은주 0mmHg에 해당되는 압력상태 : 완전진공 또는 절대진공② 게이지압 (상대압)표준대기압을 기준점 0으로 하여 측정되는 압력공업적으로 측정되는 압력은 주로 게이지압으로 표시지구 위도 45도 해면상에서 온도 0도 조건으로 수은주 760mmHg 에 해당되는 압력 상태를 기점으로 해서 측정되는 압력③ 차압임의의 서로 다른 압력 중 어느 한쪽을 기준으로 다른 압력과 차이 압력차압식 조리기구에 의해 발생된 차압으로 유량을 검출 시 많이 이용★Q4: 압력센서의 분류를 3가지로 나누어 설명하라.압력을 검출하는 방식에 따라 나눌 수도 있다.절대압력센서: 진공대비 압력측정상대압력센서: 대기압 대비 상대압력차등압력센서: 주어진 두 압력 간의 차이기계식 압력센서부르동관 압력센서 : 압력범위 : 0.5~2000kg/개방된 고정단으로부터 측정 압력을 도입하면, 다른 밀폐된 관의 선단이 이동하는 원리 이용다이어프램 압력센서 : 압력범위 : 0.5~20 kg/얇은 원반으로 주변부를 고정시켜, 압력차에 비례한 언판의 휨정도로 압력을 측정하는 압력계벨로즈 압력센서 : 압력범위: 10mmHg~10Kg/냅와 외부의 압력차에 의해 주름상자가 신축하여, 변위량이 압력차에 비례하는 것→압력을 측정전기식 압력센서: 기계적변위 → 전기신호변환정전용량식 압력센서정압이나 동압 측정에 널리 사용2개의 물체간의 정전용량 변화로부터 그 사이의 변위를 측정하는 방법을 이용역평형식 압력센서외부에서 전자적으로 만들어 지는 힘과 측정 압력에 비례하여 발생하는 힘과 평행하게 함반도체식 압력센서특징: 크리프현상이 없고 직선성이 우수 ,소형, 경량으로 진동에도 매우 강함다이어프램 : 단결정 실리콘을 화학적으로 에칭하여 사용발생하는 응력을 전기적인 신호로 변환하는 방법으로 진동자의 고유진동수 변화와 표면 탄성파를 이용정전용량식온도 특성이 우수하고 소형Chapter 4. 압력센서 (윤혜정)

학교| 2019.07.06| 4페이지| 3,000원| 조회(102)

전북대, 반도체센서, 반도체센서 Chapter 4, 전북대 반도체센서

미리보기

닫기
전북대 반도체 센서 시험범위 정리 chapter3

Q1: 온도센서의 종류는?접촉식측정 대상물과 접촉을 통해 온도를 측정측온의 기본형접촉을 위한 피측온체의 열에너지가 온도센서로 이동피측온체의 온도 저하를 가져옴비접촉식적외선 등을 통해 접촉하지 않고 온도를 측정하는 방식★ Q2: 서미스터(Thermistor)를 설명하고 3가지로 분류하여 설명하시오.온도에 따라 저항값이 변화하는 소자이며 양의 온도 특성을 가진 것과 음의 온도 특성을 가진 것이 있다. 공업용 계측 온도 센서로 가장 많이 사용하는 소자이며 대부분의 서미스터는 세라믹 서미스터이다. 온도변화에 따라서 서미스터 저항치 변화 특성에 의해 크게 3가지로 분류된다.NTC 서미스터 : 온도가 상승함에 따라 전기 저항이 지수적으로 감소하는 온도계수 특성을 가진다.Ex) 온도감지, 온도 보상, 액위, 풍속 등으로 사용B(특성온도)값이 크면 클수록 좀더 sensitive하게PTC 서미스터 : NTC서미스터와 반대로 온도가 상승함에 따라 전기 저항치가 증가하는 온도계수 특성을 가진다.CTR 서미스터 : NTC 서미스터와 동일한 특성을 갖지만 특정 온도의 범위에서 저항치가 갑자기 감소하는 온도계수 특성을 가진다. (스위칭역할)★ Q3: 열전대에 대해서 아는대로 서술하시오.기본 구조 : 열전대는 재질이 다른 2종류의 금속선으로 구성동작원리: 제벡효과에 의해 이루어지며 제벡효과는 온도차이에 의해 current가 발생하고 발생한 만큼 전압 차이가 일어나는 효과이다 제벡효과와 반대되는 효과로서는 펠티에 효과가 있다.특징: 구조가 간단하고 가격이 싸며, 내구성이 있음, 많은 응용면에서 정확히 온도 측정 가능, 넓은 온도 범위를 0.1~1% 정도의 정확도로 측정할 수 있다.열전대를 보호하기 위해서 다양한 종류의 시스 재료가 사용된다.Q4: 시스형 열전대에 대해 서술하시오.시스와 열전도선 사이에 산화마그네슘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연물을 고압으로 견고하게 충진절연과 동시에 내부를 기밀 상태로 하여 공기나 고온 항에서 온도 측정시 가스 등에 의한 부식을 방지응답성과 감도가 양호내열, 내진성, 내식성이 우수하다.외경이 가늘어서 삽입경이 작고 길이를 임의로 변경 가능유연성이 양호함으로 굽힘 가공이 용이내부의 기밀성 유지로 소선 열화가 작고 단선이 우려가 적다.열전대가 쓰이는 물질에 따라 온도범위, 감도가 달라진다.★ Q4: 열전대로 사용되는 금속은 고온에 접촉되므로 조건을 만족해야 하는데 이는 어떤 조건인가?금속의 열적, 화학적 안정도가 높아야한다금속의 기계적 성질이 크다열기전력이 크다직선성이 좋다불균형이 적다가격이 염가다Q5: 열전대의 온도 및 특성은?★ Q6: 측온저항체(RTD) 와 그 특성을 서술하시오.온도의 변화에 따라 일정의 비율로 변환하는 성질을 이용해서 온도를 측정, 실제로 사용되는 금속은 제한적이다. 백금이 많이 사용된다.사용온도 범위 안에서 온도와 전기저항의 관계가 연속적이고, 일관성이 있어야한다.저항값의 온도에 대한 이력현상이 없어야 한다부식에 강하며, 안정되어 있어야 한다.고유저항, 저항 온도계수가 크다.호환성이 있다.가공하기 쉬워야 한다.동작 원리 : 온도를 변화시키면서 금속선의 전기저항 값을 측정하면 온도에 따라 저항 값이 증가한다. 그러므로 금속선의 저항을 측정함으로써 역으로 온도를 알 수 있다.RTD구조 - 권선형: 직경 0.05mm정도의 고순도 백금선을 백금과 동일한 열팽창 계수를 갖는 유리봉이나 운모봉에 감고 피복한다.박막형: 고저항이기 때문에 감도가 높다, 오차가 작다. 크기가 작고 박막이므로 열 응답성이 우수하고 넓은 온도범위에 걸쳐 직선성이 우수★ Q7: IC 온도센서를 서술하고 그 특징을 서술하여라.PN접합에 걸리는 순방향 전압의 온도 의존성을 이용한다.전압감도는 높은 것이 좋으며 current가 크거나 Is가 작아야한다.특징아날로그 출력 및 디지털 출력형이 있다.작고 빠르고 싸다 그러나 온도가 제한적이다전류 출력형, 전압 출력형이 있다직선성이 좋다측온범위는 서미스터보다 좁다측온 범위 : -55도~150도★ Q8: RTD, 열전대, 서미스터, IC온도센서의 특징을 비교해보아라.Q9: 비접촉식 온도센서를 설명하고 이용되는 원리를 서술하시오.센서를 측정대상에 접촉시키지 않고 온도를 측정하는 방법 E= 온도↑ 단파장, 온도↓ 장파장메커니즘 : 빛 → 방출 → 파장 → 검출, 분석 → 계산회색체: 방사율은 파장에 따라 변하지 않는다비회색체 : 방사율이 파장에 따라 변한다.기본동작원리스테판 볼츠만 법칙을 이용해 물체의 온도를 측정하기 위해서는 다음 두 가지를 고려해야한다.센서의 기하학적인 구조 : 개구각검출기 자체의 온도(주위온도) 고려광학시스템에서 타깃과 측정점의 크기가 동일해야 좋다.파장에 따라 검출되는 sensor가 달라진다.검출기: 양자형 검출기, 열형 검출기, 광학시스템온도계 활용례: 제품 성형 전 온도 확인, 유리용착, 고주파 유도가열, 납땜 등Chapter 3. 온도 센서

학교| 2019.07.06| 6페이지| 3,000원| 조회(139)

전북대, 반도체센서, 전북대 반도체 센서, 반도체 센서 chapter3

미리보기

닫기
전북대 반도체 센서 시험범위 정리 chapter2

Q1: 광센서 원리에 따른 분류를 설명하시오.광기전력 효과형포토다이오드 : 빛이 pn접합에 투사되면, 전자-정공쌍이 다수 발생하여 전극 간에 기전력이 발생. 이를 통해 빛을 센싱하는 원리로 동작 PIN포토다이오드는 고속 응답성과 주파수가 높은 변화의 광신호를 감지하는 수광소자로 많이 사용포토 트랜지스터: 포토다이오드와 다른 점은 트랜지스터에 의한 증폭 작용을 지닌 소자라는 것적당한 베이스전류로써 이 소자를 제어하기가 대단히 쉬운 특징, 광센서의 수광소자로서 포토다이오드와 마찬가지로 폭 넓게 이용광전자 방출 효과형 ex) 광전자 증배관광전 음극, 음극, 양극으로 구성빛이 광전 음극에 입사하면 광전 음극에서는 2차 전자 방출2차 전자는 다음의 음극에서 증배되어 최후로 양극에 도달하는 사이에 배 이상 증폭이 일어나는 것으로 빛을 감지.자외선 방출Si 자외선 포토 다이오드복합형발광원으로써의 LED + (일체화)광센서로서의 포토다이오드, 포토 트랜지스터광도전 효과형반도체에 빛이 닿으면 자유전자와 자유 정공이 증가, 광량에 비례한 전류 증가가 발생하는 현상을 이용한 센서 ex) 카메라의 조도계 CdS이 대표적인 센서Q2: 포토다이오드란?에너지를 전기에너지로 변환하는 트랜듀서N형 기판상에 p형 층을 형성시키 PN접합부에 발생하는 광기전력 효과를 이용한 소자이며 입사되는 빛을 효율적으로 이용하기 위해 표면에 반사방지층이 존재한다. 구조에 따라 PN접합, PIN구조 등 여러 종류가 있음 재료는 Si, Ge, GaAs, InGaAs 등Q3: PN 포토다이오드란?PN 포토다이오드에서 빛을 조사하기 전에 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시키면, 아래 그림과 같이 P형과 N형 반도체는 페르미 준위를 중심으로 에너지 띠가 휘게 되어, 접합부에는 자유전자와 정공이 존재하지 않는 공핍층(depletion layer)이 형성된다.이 상태에서 에너지 갭보다 큰 에너지를 가진 빛을 조사하게 되면, 내부 광전효과에 의해 n영역, p영역, 공핍층에서 전자-정공 쌍이 생성된다. 이 중에서 공핍층에서 발생된 정공은 가전자대에 머무르고, 전자는 공핍층까지 확산된 다음 전계에 의해 n영역으로 흘러가게 된다. 이로 인해 빛에 의해 각 영역에서 발생된 전자는 n영역의 전도대에 축적되고, 정공은 p영역의 가전자대에 축적되고, 이로 인해 p영역은 (+), n영역은 (-) 전위가 형성되어 광기전력이 생성된다.단파장 빛은 포토다이오드의 표면에서만 흡수된다. 따라서 포토다이오드의 효율을 올리기 위해서는 빛과 반도체의 상호작용 길이가 적어도 침투 깊이의 2배 이상은 되어야 한다.빛을 p층 방향에서 입사하면, 앞서 설명한 바와 같이 공핍층에서 전자-정공 쌍이 생성되어 광기전력이 발생하고 외부회로를 통해서 광전류가 흐르게 된다. 효율을 높이기 위해서는 빛을 가능한 많이 흡수하여야 하므로, 표면에 반사방지막을 코팅하여 표면에서 반사로 인한 손실을 최소화하도록 제작한다.순방향에서는 전류가 너무 커서 묻혀서 측정하기 어려워 역방향에서 빛의 세기를 측정빛이 없는 상태에서 포토다이오드에 전압 V를 인가하면 아래 그림의 곡선 ⓐ와 같은 일반 다이오드의 정류특성을 나타내며 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.여기서 빛이 조사되면 입사광의 세기에 정확히 비례하는 광전류가 발생하고, 전류-전압 특성은 빛의 세기가 P0 -> P1 -> P2로 증가함에 따라 비례해서 ⓐ -> ⓑ -> ⓒ로 평행 이동하게 되며, 이때 흐르는 전류는 다음과 같다.PN접합에 역 전압(reverse bias)을 인가하고(-VR) 외부회로에 흐르는 전류를 측정한다. 역 전압을 인가하면 응답속도와 직선성이 크게 향상되며, 역 전압에 의해 공핍층 영역이 넓어져 정전용량이 감소하기 때문에 응답속도도 빨라진다. 그러나 역 전압을 가하면 암전류(dark current)와 잡음전류가 증가하는 단점이 있다.포토다이오드에 발생되는 광전류는 넓은 범위에 걸쳐 조도에 비례하기 때문에 직선성이 매우 우수하다. 반면 출력전압은 광량변화에 대해 지수함수적으로 변하기 때문에 온도 변화가 큰 광량측정에는 부적합하다.Q4: PIN 포토 다이오드란?접합 용량을 작게 하여 캐리어의 고속 이동이 가능하게 한 구조가 바로 PIN형 포토다이오드이다.PIN포토다이오드는 공핍층을 넓게 하고 캐리어의 고속이동이 가능해 빛과 전류의 변환효율이 높으며 RC delay가 작아 동작 속도가 빠르고 감도가 좋은 장점이 있다.pn 포토다이오드의 감도를 증가시키고 응답속도를 향상시키기 위해서는 다이오드 내의 정전용량을 최소화해야 한다. 이렇게 하기 위하여 아래 그림과 같이 공핍층의 두께를 확대시키기 위해서 pn 접합 사이에 비저항이 큰 진성영역(intrinsic layer)을 형성하여 pin 구조로 만든 것을 PIN 포토다이오드라 한다. 여기서 진성영역인 i-영역의 운반자 농도는 매우 작으므로 고저항이 된다. n+ 영역에 (+), p+ 영역에 (-)의 역방향 전압을 인가하면, 인가전압의 대부분이 고저항 층에 걸리게 되어 i-영역은 완전히 공핍영역으로 된다. 에너지갭보다 더 큰 에너지를 갖는 빛이 입사되면, 그 대부분이 i-층에서 흡수되어 전자-정공 쌍이 발생하고, 이 전자와 정공은 공핍층으로 이동하여 전류에 기여하게 된다. 높은 양자효율을 얻기 위해서 표면에 반사방지막을 코팅하여 반사계수를 가능한 한 작게 하고, i-층의 두께를 가능한 한 크게 하여 입사된 빛이 i-영역에서 모두 흡수될 수 있도록 제작한다.PIN 포토다이오드는 두꺼운 공핍층 영역 때문에 센서의 정전용량이 작기 때문에 고속 동작이 가능하며, 양자효율이 높고, 암전류가 작으며, 동작전압이 낮아 사용하기 쉬운 장점을 가지고 있다. 아래 그림은 대표적인 PIN 포토다이오드의 역전압에 따른 특성변화이다. 역전압이 증가하면 차단 주파수가 증가하고 조도에 따른 선형성이 향상된다. 역전압이 주파수 응답과 선형성 향상에는 매우 유용하지만, 반대로 암전류와 잡음전류가 증가하는 단점도 있다. 또한 과도한 역전압에 의해서 소자가 손상을 입을 수 있는 위험도 있기 때문에 역전압을 최대 정격전압 이내로 제한하여 사용해야 한다.Q5: APD 포토다이오드란?어밸런치 포토다이오드(avalan전계가 형성되어 있기 때문에, 이 영역에 주입된 전자는 이 전계에 의해 가속되어 결정격자(예를 들면 실리콘 원자)에 충돌할 때마다 새로운 전자-정공 쌍이 생성된다. 이러한 과정은 마치 연쇄반응과 같이 반복되며, p영역에서 전자-정공 수는 급격히 증배(multiplication)된다. 이 현상을 광전류의 어밸런치 증배라고 부른다.pn 접합에 충분히 큰 역전압(-VR)을 인가하면, 아래 그림에서 보듯이 빛에 의해 공핍층에서 발생된 전자와 정공은 높은 전계에 의해 각각 반대방향으로 가속되어 큰 운동에너지를 얻게 되고, 결정의 원자와 충돌하여 에너지를 잃으면서 동시에 새로운 전자-정공 쌍을 발생시킨다. 이러한 과정의 반복에 의해서 전자와 정공의 수가 눈사태처럼 급격히 증배하는 현상을 어밸런치 효과(avalanche effect)라고 부른다. APD는 이런 효과에 의한 전류증폭작용을 이용한 내부 증폭형 광센서이다.APD가 일정 전압에서 동작할 때, 온도가 증가하면 이득은 감소하는 특성을 가지고 있다. 따라서 일정 출력을 얻기 위해서는 온도에 따라 바이어스 전압을 변화시키든지 또는 APD를 일정 온도로 유지시키는 것이 필요하다. 따라서 APD는 고속에서 동작하는 고감도 포토다이오드 중의 하나이며, 역전압을 인가하면 내부증배기구에 의해 미약한 신호를 열잡음 레벨 이상으로 증폭하는 것이 가능하기 때문에 PIN 포토다이오드 보다 더 큰 S/N 비를 얻을 수 있으므로, 포토다이오드에 비해 작은 부하저항으로 충분한 출력전압을 얻기 때문에 고속화를 달성할 수 있어 장거리 광통신 또는 미약한 광 검출용으로 사용된다. 그러나 애벌런치 증배과정 특유의 전류 불안정에 기인하는 과잉잡음이 발생할 수 있으며, 높은 역전압을 인가하여 사용하므로 브레이크다운(breakdown)에 주의해야 하며, 역전원이 충분히 안정되어야 한다.미약한 signal도 잡을 수 있다. 무인 자동차에 사용 요즘 뜨고 있다.Q6: 포토다이오드의 종류와 용도는?Q7: 포토 트랜지스터란? 또한 장점과 단점도 서술하시오.포토였다. 또한 응답 특성이 양호하면서 출력 전류가 큰 광센서이다.특징: ① 광출력전류가 큼 ② 온도 보상회로가 불필요 ③ 큰 S/N비를 얻을 수 있음④ 가장 폭 넓게 사용되는 수광소자⑤ 500~1600nm의 파장 영역에서 사용 가능 (특히 800nm부근 : 최대 감도)장점전기적 노이즈가 적다S/N비가 크다신뢰성이 높다소형화가 가능하다전류 증폭률이 크다기계적으로 강하다암전류가 적다단점입사광에 대한 광전류의 직선성이 나쁘다고감도 일수록 응답속도가 늦고, 포화 저압이 높다.Q8: 포토 인터럽터란?발광다이오드와 포토 트랜지스터를 어느정도 분리 마주보게 배치하고 그 사이에 물체가 들어가면 빛을 차단하며 물체의 검지를 하도록 하는 소자이다.Q9: 포토 커플러란? 그리고 장점을 서술하시오.LED + 포토 트랜지스터를 일체화 시켜, 빛을 이용한 신호를 전달하는 소자입력된 전기신호를 LED에 의해 빛으로 바꾸고, 그 빛으로 수광소자를 동작시키는 방식으로 신호를 전달장점입력과 출력이 전기적으로 절연발광 다이오드 측의 전기회로와 포토 트랜지스터 측의 전기회로와는 빛에 의한 결합 뿐 이어서, 전기적인 접속은 없음각각 독립한 전원으로 구동되는 2계통의 회로 간에 절연을 유지한 채로의 신호 전달에 이용Q10: 포토 리플렉터란?발광용의 LED와 수광용의 포토 트랜지스터가 일체가 되어 있는 반사형의 센서일정한 밝기로 LED가 빛을 냄물체에 의해서 바뀌는 반사광의 광량을 검출물체까지의 거리의 계측이나 물체 간의 경계의 검출이 가능Q11: CdS광도전 셀이란?현재 가시광을 검출하는 가장 널리 사용되고 있는 광도전 셀CdS를 꾸불꾸불한 형태로 만들어 전극과의 접촉 면적을 크게 함.전극 사이에 전압을 인가하고 노출되어 있는 CdS에 빛을 조사하면 자유전자와 정공이 발생하고, 입사광의 세기에 따라 CdS의 저항이 감소하여 전극에 흐르는 전류가 증가고감도 : 0.4~0.8m.Ex) 카메라 조리개광센서로 파악할 수 있는 것은?광센서로 빛의 유무, 밴드갭, intensity (photon의 개수)를 알

학교| 2019.07.06| 7페이지| 3,000원| 조회(156)

전북대, 반도체센서, 전북대 반도체 센서 시험범위 정리, 반도체 센서 chap..

미리보기

닫기