서미스터와 광전도 셀

1. 서미스터

 

서미스터란 열에 민감한 저항체라는 의미로 온도 변화에 따라 저항 값이 극단적으로 크게 변하는 감온 반도체이다. 이는 통상 서미스터를 센서로 통칭하는 경우가 많다. NTC 서미스터는 저항체에 온도가 올라가면 저항이 감소하는 특성을 이용 FACT에서 센서로 전류를 흘려 전압의 변화를 감지하여 온도로 환산하는 방법이다. 대부분의 자동차 전기장치의 센서류는 외부 가열형 NTC 서미스터에 속한다고 보면 된다. 온도는 원자 또는 분자가 갖고 있는 미세한 범위의 진동 운동에너지의 크기라고 정의된다. 금속선이나 반도체의 저항값은 온도에 따라 변화하는 성질이 있다. 또한 종류가 다른 금속선의 결합 접점을 가열하면 기전력이 발생하는 경우도 있다. 여기서 발생하는 저항이나 기전력을 측정하여 온도를 구하는 방법이 온도센서의 원리이다. 서미스터의 특징으로는 신호 출력이 커 실용상 2/10000 정도의 미소 온도 변화를 감지할 수 있다. 소자 자체의 전기저항이 크므로, 리드선의 길이를 길게 할 수 있다. 보상 도선이나 기준점과 같은 것을 필요로 하지 않고 제작비용이 싸다. 외부의 영향을 받기 어렵고, 수명이 길다. 전자회로와의 조합이 용이하여 응용범위가 넓다. 소자 치수가 비교적 작고, 목적에 따라서 각종 형상의 소자를 만들 수 있다. 품질의 불균일성이 커서 출력 신호의 비 직선성이 현저하며, 기계적 충격에 취약하다. 공업 계측용, 각종 자동제어 기기, 가정용 기기 등에 널리 사용되는 특징이 있다. 서미스터는 온도에 관계된 모든 분야에서 이용되므로 온도 측정 장비, 온도 제어용 검지 장비에서 대량으로 사용되며 특히 조리용 전자레인지, 전기밥솥 등과 공조기, 냉/난방기, 복사기, 프린터, 자동차 전장 부품, 상업, 서비스용 기기, 건강 보조 기구 등에서 폭넓게 사용된다.

 

 

2. 광전도 셀

 

광전도 셀은 광전변환소자의 대표적인 것이며, 황화 카드뮴셀이 빛의 강약에 따라 그 양끝의 저항값이 변화하며 빛이 강할 경우에는 저항값이 감소하고, 빛이 약할 경우에는 저항값이 증가하는 특성을 갖는다. CdS는 카드뮴과 황의 화합물로서 화학식에 맞춰서, CdS라는 이름이 붙여지게 되었는데 즉, "광전도 셀"이라고 한다. 이들의 어느 것을 막론하고 조사광이 밝아짐에 따라서 전기저항이 감소, 이 센서는 소형 경량으로 가격적으로 값싸서 자동점멸기, 노출계 등의 용도가 넓다. 그러나 응답속도가 0.1 ~ 10 [ms]로 늦다는 것이 결점이다. 특히, 광전도 셀인 CdS는 황화카드뮴을 주성분으로한 광전도 소자의 일종이며, 그 특징은 조사광에 따라서 내부저항이 변화하는 일종의 저항기로 생각할 수 있다. 따라서 앞의 포토 다이오드에 비해 회로적으로는 매우 취급하기 쉽고 광센서이므로 저항과 같은 감각으로 사용할 수 있다. 중요한 용도로 가로등 자동 점멸기, 카메라의 노출계, 조도계, 포토커플러 등이다. CdS 광 도전체에 임의의 입사광을 조사하려면 그것에 대응해서 소자 내에서 캐리어가 발생하며 CdS의 도전성을 높여준다. 이 현상을 일반적으로 광전도 효과라 부른다. 광전도 효과는 내부저항이 입사광 에너지에 대응하여 변화한다는 것이다. 이 경향은 입사광 에너지가 클수록 저항값이 낮게 된다. 따라서 이러한 의미에서 CdS셀이란 것을 광 가변저항 등으로 부르는 경우도 있다. CdS 광전도 셀은 황화카드뮴을 주성분으로 한 광전도 소자의 종이며, 조사과에 의해 내부 저항이 변화하는 일종의 광 저항기이다. 포토 다이오드나 포토 트랜지스터에 비해 회로적으로 다루기 쉬우며 광센서이므로 저항기와 같은 감각으로 사용할 수 있다. 응답 특성이 매우 느리므로 고속의 광 스위치에는 부적합하며, 조도가 완만하게 변하는 센싱에 한정된다. CdS셀은 황화카드뮴을 주성분으로 하여 광전 소자의 일종이며, 그 성질상 주위 온도의 영향을 강하게 받는다. 특히 저 조도 측 등의 영향이 현저하며 여러 가지 트러블로 유발된다. 따라서 사용조건, 요구 성능에 따라서 그 온도 대책도 중요하다. CdS는 30℃를 중심으로 고온으로 될수록 감도가 높고, 저온으로 될수록 감도가 낮게 되어 있다. 그 영향으로 저 조도 측이 현저하게 된다.