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[국내논문] VO2 온도센서를 이용한 전원차단 PCM 구성
Built-in protection circuit module by using VO2 temperature sensors 원문보기

센서학회지 = Journal of the Korean Sensors Society, v.18 no.1, 2009년, pp.28 - 32  

송건화 (서울시립대학교 신소재공학과) ,  최정범 (서울시립대학교 신소재공학과) ,  손명우 (서울시립대학교 신소재공학과) ,  유광수 (서울시립대학교 신소재공학과)

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Most portable mobile devices employ rechargeable lithium-ion batteries. This lithium-ion battery usually suffers from the possibility of explosion due to heat generation from surrounding atmosphere or internal deficiency during charging or at overuse. To solve these problems, most rechargeable batte...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 종래에 리튬이온 충전용 배터리에 사용되고 있는 PTC 대신에, PCM에 대표적인 CTR 소재인 VO2 후막 온도센서를 사용하고 NMOS Field Effect Transistor(NMOSFET)로 구성하여 충전용 배터리의 내부 및 기기의 회로 과열로 인한 전원차단의 제반특성을 측정평가하는데 주 목적을 두었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬이온 배터리는 어떤 문제를 갖고 있는가? 위와 같은 기기들의 대부분은 리튬이온 충전용 배터리를 사용한다. 그러나 리튬이온 배터리는 충전할 때와 기기를 과도하게 사용할 때 배터리 내외부의 온도가 급격히 상승하는 문제를 갖고 있다. 급격한 온도상승은 배터리가 폭발하는 현상을 일으키기도 한다. 이러한 배터리의 폭발을 방지하기 위해 PCM(Protection circuit module)을 사용하는데 PCM에서는 온도 감지가 중요하다.
PCM에 사용할 수 있는 온도 감지용 센서로는 무엇이 있는가? 이러한 배터리의 폭발을 방지하기 위해 PCM(Protection circuit module)을 사용하는데 PCM에서는 온도 감지가 중요하다. PCM에 사용할 수 있는 온도 감지용 센서로는 바이메탈, NTC, PTC 등이 있으며 일반적으로 PTC가 많이 사용되고 있는 실정이다.
Vanadium-Oxygen system 중 VO2는 어떤 물질인가? Vanadium-Oxygen system은 산소 함량에 따라 안정한 산화물인 VO, VO2, V2O3, V3O5, V2O5 등이 있으며 V3O5와 VO2 사이에는 VnO2n−1(4≤n≤8)의 Magneli 상이 존재하는 복잡하고 다양한 조성을 가지고 있는 계이다. 이 중에서 VO2는 상전이 온도인 68 oC에서 단사정 결정구조에서 정방정 결정구조로 변화하는 물질이다. 이는 반강유전체에서 상유전체로의 상전이와 V-OV 결합이 공유결합에서 금속결합으로 변하기 때문이라고 알려졌다.
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참고문헌 (8)

  1. C. H. Griffiths and H. K. Eastwood, 'Influence of stoichiometry on the metal-semiconductor transition in vanadium dioxide', J. Appl. Phys., vol. 45, no. 5, pp. 2201-2206, 1974 

  2. K. S. Yoo, J. M. Kim, and H. J. Jung, 'Electrical properties of semiconducting VO2-based critical temperature sensors', J. Kor. Ceram. Soc., vol. 30, no. 10, pp. 866-870, 1993 

  3. Y. Muraoka, Y. Ueda, and Z. Hiroi, 'Large modification of the metal-insulator transition temperature in strained $VO_{2}$ films grown $TiO_{2}$ substrates', J. Phys and Chem. of Solids, vol. 63, pp. 965-967, 2002 

  4. Y. Ningyi, L. Jinhua, and L. Chenglu, 'Valence reduction process from sol-gel $V_{2}O_{5}$ to $VO_{2}$ thin films', Appl. Surf. Sci., vol. 191, pp. 176-180, 2002 

  5. K. H. Song and K. S. Yoo, 'Characterization of $VO_{2}$ thick-film critical temperature sensors by heat treatment conditions', J. Kor. Sensors Soc., vol. 16, no. 6, pp. 407-412, 2007 

  6. Dachuan, Niankan, Jingyu, and Xiulin, 'High quality vanadium dioxide films prepared by an inorganic sol-gel method', Materials Research Bulletin, vol. 31, no. 3, pp. 335-340, 1996 

  7. J. H. Kang, H. B. Shim, S. H. Park, K. H. Song, and K. S. Yoo, 'Temperature vs. resistance properties of the VO2-based critical temperature sensors', Proceedings of the International Sensors Conference. pp. 46-47, 2004 

  8. J. Verkelis, Z. Bliznikas, K. Breive, V. Dikinis, and R. Sarmaitis, 'Vanadium oxides thin films and fixed-temperature heat sensor with memory', Sensors and Actuators A, vol. 68, pp. 338-343, 1998 

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