유전체(Si3N4/SiO2/Si3N4) 멤브레인 위에 제작된 크로멜-알루멜 열전 유량센서
Chromel-Alumel Thermoelectric Flow Sensor Fabricated on Dielectric(Si3N4/SiO2/Si3N4) Membrane
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초록
Si3N4/SiO2/Si3N4 열차단막을 이용한 크로멜-알루멜(chromel-alumel) 열전(thermoelectric) 유량센서를 제작하였다. 백금 박막 히터의 저항온도계수는 약 0.00397/℃이었고, 크로멜-알루멜 열전쌍(thermocouple)의 Seebeck 계수는 약 36 ㎶/K이었다. 기체의 열전도도가 증가할수록 유량센서가 나타내는 열기전력은 감소하였으며, 히터의 온도가 증가하거나 히터와 열전쌍 사이의 간격이 감소할수록 유량센서의 N2 유량에 대한 감도는 증가하였다. 히터 전압을 약 2.5 V로 하였을 때 유량센서의 N2 유량에 대한 감도는 약 1.5 ㎷/sccm1/2이었고, 열 응답시간은 약 0.18초이었다. 크로멜-알루멜 열전 유량센서의 유량감도에 있어서 선형 범위가 Bi-Sb 유량센서의 것보다 더 넓게 나타났다.
Abstract
A chromel-alumel thermoelectric flow sensor using Si3N4/SiO2/Si3N4 thermal isolation membrane was fabricated. Temperature coefficient of resistance of thin film Pt-heater was about 0.00397/℃, and Seebeck coefficient of chromel-alumel thermocouple was about 36 ㎶/K. The sensor showed that thermoelectric voltage decreased as thermal conductivity of gas increased, and N2-flow sensitivity increased as heater voltage increased or the distance between heater and thermocouple decreased. When heater voltage was about 2.5 V, N2-flow sensitivity and thermal response time of the sensor were about 1.5 ㎷/sccm1/2 and 0.18 sec., respectively. Linear range in flow sensitivity of the flow sensor was wider than that of Bi-Sb flow sensor.