Abstract
A micro sensor array with 4 discrete sensors integrated on a microhotplate was developed for identifying the kinds and quantities of explosive gases. The sensor array consisited of four tin oxide-based thin films with the high and broad sensitivity to the tested explosive gases and uniform thermal distribution on the plate. The microhotplate, using silicon substrate with N/O/N membrane, dangling in air by Al bonding wires, and controlling the thickness by chemical mechanical process (CMP), has been designed and fabricated. By employing the sensitivity signal of the sensor array at 40$0^{\circ}C$, we could reliably classily the kinds and quantities of the explosive gases like butan, propane, LPG, and carbon monoxide within the range of threshold limit values (TLVs), employing principal component analysis (PCA).
폭발성 가스의 증류 및 그 양을 검지하기 위한 4 개의 개별 센서가 한 마이크로 열판 위에 집적된 센서어레이를 개발했다. 이 센서어레이는 각종 가스에 대해 다양한 감도 패턴을 가지며, SnO2를 모물질로 하는 4 개의 산화물 반도체 마이크로 가스센서로 구성하였다. 다공질에 큰 비표면적을 가진 모물질에 서로 다른 촉매를 첨가하여 감지물질을 제작함으로써 저농도에 대한 감도 및 재현성을 높였고, 센서어레이 전반에서 균일한 온도 분포가 되도록 설계하였다. 마이크로 열판은 N/O/N 박막을 가진 실리콘 기관을 이용하여, 열적 고립을 위해 Al 본딩 와이어로 공기중에 부유되어 있고, CMP 공정으로 두께를 제어하여 소모 전력을 조절하였다. 400℃에서 동작하는 센서어레이로부터 얻은 감도를 이용하여 주성분 분석 기법을 통해 폭발 하한값의 범위에서 부탄, 프로판, LPG, 그리고 일산화탄소 등과 같은 폭발성 빛 유독성 가스의 증류 및 양을 신뢰성 있게 식별할 수 있었다.
