Temperature Property Analysis of Micro Flow Sensor using Thermal Transfer Equation

열운송 방정식을 이용한 마이크로 흐름센서의 온도특성 해석

A micro flow sensor on silicon substrate allows the fabrication of small components where many different functions can be integrated so that the functionality of the sensors can be increased. Further more, due to the small size of the elements the sensors can be quite fast. A thermal mass flow sensor measures the asymmetry of temperature profile around the heater which is modulated by the fluid flow. In normal, a mass flow sensor is composed of a central heater and a pair of temperature sensing elements around the heater. A new 2-D wide range micro flow sensor structure with three pairs of temperature sensors and a central heater was proposed and numerically simulated by the Finite difference formulation to confirm the feasibility of the flow sensor structure.

마이크로 흐름센서는 종래의 반도체 집적회로 공정기술을 이용하여 소형으로 제작이 가능하며, 빠른 응답특성으로 다양한 응용이 기대되고 있다. 본 연구에서는 넓은 흐름의 세기 영역에서 정밀한 감도를 가지는 2차원 마이크로 흐름센서를 실리콘 기판위에 설계하였다. 흐름센서 중앙에 하나의 히터와 양측에 3쌍의 온도 감지막을 가진 새로운 구조를 제안하고, 제안된 구조의 성능평가를 위해 유한차분법을 이용하석 열운송방정식을 시간영역에서 해석하였다. 성능평가는 제안된 흐름센서 모델에 대하여 공기흐름의 세기 변화에 따른 온도분포를 계산함으로써 실제 흐름센서의 동작을 정량적으로 분석하였다.