Development of PTC thermistor-based self-heating substrate for gas sensor

가스센서용 PTC 서미스터형 자기발열기판 개발

본 논문에서는 PTC 서미스터를 이용해서 히터와 기판을 일체화한 가스센서용 자기발열기판을 개발하였다. $BaTiO_3$, $PbTiO_3$를 기초원료로 하여 $Nb_2O_5$를 첨가해 (Ba, Pb)$TiO_3$ PTC 소자를 제조한 결과 $Nb_2O_5$ 첨가량이 증가할수록 낮은 상온 비저항 값을 나타내었으며, 첨가량이 0.11mol.%${\sim}$0.13mol.% 범위일 때 가장 균일하고 치밀한 구조가 얻어짐을 알 수 있었다. 상온에서 비저항 값은 $1280^{\circ}C$에서 10분간 소결하였을 때 가장 작았고, 또한 $N_2$ 분위기에서 소결한 시료가 낮은 비저항 값을 나타내었다. 제작된 PTC 소자의 표면온도 측정결과, 단위면적($1mm^3$)당 소비전력은 약 $50^{\sim}60$ mW 정도로 되었으며, 이것은 기존의 가스센서에 사용되고 있는 히터와 비교해 1/3${\sim}$1/4배 정도 낮은 값이다.