[논문]낮은 TCR 특성을 가지는 플레이트 션트저항의 전기적 특성

임영택; 김은민; 이상원; 안정래; 이선우

doi:10.4313/jkem.2019.32.3.219

낮은 TCR 특성을 가지는 플레이트 션트저항의 전기적 특성
Electrical Properties of Plate Typed Shunt Resistors with Low TCR Property 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.32 no.3, 2019년, pp.219 - 222

임영택 (서울대학교 전력연구소) , 김은민 (서울대학교 전력연구소) , 이상원 (한국탄소융합기술원 원천소재연구본부) , 안정래 (전주대학교 탄소나노신소재공학과) , 이선우 (인하공업전문대학 전기정보과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we fabricated plate-type shunt resistors with thermal stability by parallelly connecting metal alloy plates with positive temperature coefficient of resistance (TCR) and carbon nanotube (CNT) plates with negative TCR. The metal alloy plates, which were prepared by alloying Cu and Mn with a composition of 91 wt% of Cu and 9 wt% of Mn, showed around $800ppm/^{\circ}C$ of TCR, and the CNT plates prepared from the CNT solution by using the vacuum filtration method showed around $-800ppm/^{\circ}C$ of TCR. The shunt resistor that was fabricated by stacking metal alloy plates and CNT plates in this work showed about $46.93ppm/^{\circ}C$ of TCR. Therefore, we conclude that a shunt resistor with low TCR can be realized by simply adjusting the TCR of the metal alloy only, because the TCR of the CNT plate has an identical value.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Fabrication process and stack structure of the hybrid resistor.
표 Table 1. Fabrication conditions of the MWCNT paper.
그림 Fig. 2. Resistance with temperature change of the MWCNT paper.
그림 Fig. 3. Resistance with temperature change of the Cu/Mn alloy plate.
그림 Fig. 4. TCR measured from the MWCNT paper, the Cu/Mn alloy plate, and the Hybrid resistor.
표 Table 2. Resistance and TCR data.

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는, 기존 합금 션트 저항의 열적 안정성을 향상시키기 위해 MWCNT를 적용하여 하이브리드 형태의 션트 저항을 제작하였다.

제안 방법

본 연구에서는 션트 저항의 저항온도계수(TCR)를 낮추기 위한 방법으로 음의 TCR 특성을 갖는 MWCNT 페이퍼를 양의 TCR 특성을 갖는 기존의 저항 재료인 Cu/Mn 합금 플레이트에 적층하여 하이브리드 션트 저항을 제작하였다. MWCNT 페이퍼의 TCR은 -800 ppm/℃ 부근에서 일정한 값을 가지기 때문에, 800 ppm/℃ 부근에서 TCR을 가지도록 설계되어 제작된 Cu/Mn 합금 플레이트를 적층하여 제작한 하이브리드 션트 저항의 TCR은 매우 낮은 값인 46.
음의 TCR 특성을 갖는 MWCNT 페이퍼의 온도 변화에 따른 전기적 특성을 측정하기 위해 25~125℃의 온도 범위에서 저항값의 변화를 측정하였다. 측정한 결과를 표 2와 그림 2에 나타내었다.

대상 데이터

반도체의 전기적인 특성인 음의 TCR을 가지는 MWCNT paper는 MWCNT 분산 용액을 이용하여 진공 필터링법으로 제작하였다. 0.

성능/효과

본 연구에서는 션트 저항의 저항온도계수(TCR)를 낮추기 위한 방법으로 음의 TCR 특성을 갖는 MWCNT 페이퍼를 양의 TCR 특성을 갖는 기존의 저항 재료인 Cu/Mn 합금 플레이트에 적층하여 하이브리드 션트 저항을 제작하였다. MWCNT 페이퍼의 TCR은 -800 ppm/℃ 부근에서 일정한 값을 가지기 때문에, 800 ppm/℃ 부근에서 TCR을 가지도록 설계되어 제작된 Cu/Mn 합금 플레이트를 적층하여 제작한 하이브리드 션트 저항의 TCR은 매우 낮은 값인 46.93 ppm/℃을 나타내었다. 이상의 결과로부터, MWCNT 페이퍼를 적용하여 션트 저항의 TCR을 제어하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
93 ppm/℃을 나타내었다. 이상의 결과로부터, MWCNT 페이퍼를 적용하여 션트 저항의 TCR을 제어하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.

후속연구

93 ppm/℃인 것으로부터 션트 저항의 TCR을 원하는 값으로 조절하는 것이 가능하다는 것을 알았다. 그러므로 합금을 설계하는 단계에서 MWCNT 페이퍼의 TCR을 고려하여 합금을 설계함으로써, 하이브리드 션트 저항의 TCR을 우리가 원하는 값으로 제어할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	단일벽 탄소나노튜브가 가지는 특징은?	전기응용의 다양한 분야에서 단일벽 탄소나노튜브 (single walled carbon nanotube, SWCNT) 및 다중벽 탄소나노튜브(multi walled carbon nanotube, MWCNT) 에 대한 관심이 높아지고 있다 [3-5]. CNT는 기계적 강도가 우수하고, 매우 큰 전류 밀도를 허용할 수 있으며, 금속이 수십 나노미터의 전자 평균 자유 경로를 갖는 반면 CNT는 마이크로미터 범위의 평균 자유 경로를 갖는다 [5]. 또한, 금속은 온도가 증가함에 따라 저항이 증가하는 양(+)의 TCR을 가지는 반면, CNT는 반도체의 성질인 음(-)의 TCR을 가진다. 따라서 두 물질을 병렬로 접속하여 TCR이 낮은 션트 저항을 제작 가능할 것이라 기대할 수 있다.
	션트 저항은 무엇인가?	션트 저항은 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하는데 사용할 수 있는 고정밀 저항이다. 션트 저항은 대전력 어플리케이션의 전류 검출 용도, 자동차 및 에너지 저장 장치 분야에서 폭넓게 탑재되어 사용되고 있다.
	자동차 분야에서 션트저항에 대한 요구가 높아지는 이유는?	션트 저항은 대전력 어플리케이션의 전류 검출 용도, 자동차 및 에너지 저장 장치 분야에서 폭넓게 탑재되어 사용되고 있다. 특히 자동차 분야에서는 전자화 및 전동화가 진행 되면서 소형 모터 및 전자제어장치의 탑재수가 증가함에 따라 션트 저항에 대한 요구가 높아지고 있다 [1]. 이에 따라, 자동차 및 에너지 저장 장치 분야 등에 까다로운 온도 보증이 요구되는 전자 회로에도 안정적으로 사용할 수 있는 션트 저항의 성능이 요구된다 [2].

참고문헌 (9)

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상세보기
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E. M. Kim, S. C. Kim, and S. Lee, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 29, 365 (2016). [DOI: https://doi.org/10.4313/JKEM.2016.29.6.365]
Y. Lim and S. Lee, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 30, 59 (2017). [DOI: https://doi.org/10.4313/JKEM.2017.30.1.59]

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