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KR102759123B1 - 전류 센싱 저항기 - Google Patents

전류 센싱 저항기 Download PDF

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KR102759123B1
KR102759123B1 KR1020220087175A KR20220087175A KR102759123B1 KR 102759123 B1 KR102759123 B1 KR 102759123B1 KR 1020220087175 A KR1020220087175 A KR 1020220087175A KR 20220087175 A KR20220087175 A KR 20220087175A KR 102759123 B1 KR102759123 B1 KR 102759123B1
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resistor
resistance
electrodes
temperature coefficient
current sensing
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김진환
전동호
윤생수
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스마트전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 전류 센싱 저항기에 관한 것으로, 제1 및 제2 전극들; 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치되고 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재로 된 제1 저항체 및 제2 저항체가 절연 이격되게 적층되는 저항소자를 포함함으로써, 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체를 상기 제1 및 제2 전극들로 병렬 연결하고, 상기 제1 및 제2 전극을 통해 전류가 흐르면 상기 제1 저항체에 의해 발열된 열기가 상기 제2 저항체로 전달되어 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 간의 저항값이 서로 상쇄되어 저항온도계수(TCR)이 0(zero)에 근접하는 저항값 변화를 가지게 된다.

Description

전류 센싱 저항기{SHUNT SENSING RESISTOR}
본 발명은 전류 센싱 저항기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재의 동적 평형을 구현하여 전류 센싱의 정밀도를 높일 수 있는 전류 센싱 저항기에 관한 것이다.
저항에 전류가 흐르면 열이 발생됨에 따라 저항체의 저항값을 변화시키며, 저항값의 변화는 주변의 회로에 영향을 미치게 되어, 주위 소자의 특성을 불안정하게 한다. 즉, 보다 세밀해지는 회로의 소자는 인접된 소자의 저항값의 변화에 따라 그 특성변화가 더욱 현저하게 된다.
이러한, 저항체는 저항값의 변경여부에 따라 고정저항과 가변저항으로 분류된다. 그리고, 저항소자의 온도에 따라 변화되는 저항값을 나타내기 위한 값이 저항온도계수(Temperature Coefficient of Resistance; TCR)이다. 즉, 저항소자의 저항 값이 온도의 증감에 따라 직선적으로 변화하는 경우 저항온도계수(TCR)를 사용하고, 비직선적으로 변화하는 경우에는 측정하는 온도를 정해 그 사이의 저항치 변화율(%)로 표시하게 된다.
한편, 전류 검출 저항체로 사용되는 션트저항의 요구조건인 고정저항을 구현하기 위해 저항온도계수(TCR)를 낮추고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재까지는 저항은 작지만 저항온도계수(TCR)이 큰 구리(Cu)에 저항은 크지만 저항온도계수(TCR)이 작은 망간(Mn)을 합금하여 작은 저항과 작은 저항온도계수(TCR)을 구현하고자 하는 시도와 온도 변화에 의한 저항의 변화를 보상해 주는 온도보상회로를 사용하여 저항온도계수(TCR)을 제어하는 시도가 사용되고 있다.
최근에는 전도성과 음(-)의 저항온도계수(TCR)를 가지는 반도체성 물질을 기존의 양(+)의 저항온도계수(TCR)을 가지는 합금과 함께 사용하여 'Near-zero TCR'을 구현하려는 시도가 이루어지고 있다.
한국등록특허 제10-1513400(2005.04.13)호 한국등록실용신안 제20-0481291(2016.09.01)호
본 발명의 일 실시예는 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재의 동적 평형을 구현하여 전류 센싱의 정밀도를 높일 수 있는 전류 센싱 저항기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 음(-)의 저항온도계수를 가지는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자를 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 기반 저항체에 적층하는 상태로 병렬연결하여 저항온도계수가 0(zero)에 가까워지는 전류 센싱 저항기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 전류의 흐름에 의해 금속 기반 저항체에서 발생되는 열을 NTC 소자로 전달시킴으로써 NTC 소자와 금속 기반 저항체의 저항온도계수가 서로 상쇄되어 온도보상회로가 필요치 않으며 온도가 변화해도 저항값이 변화하지 않는 전류 센싱 저항기를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 전류 센싱 저항기는 제1 및 제2 전극들; 및 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치되고 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재로 된 제1 저항체 및 제2 저항체가 절연 이격되게 적층되는 저항소자를 포함함으로써, 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체를 상기 제1 및 제2 전극들로 병렬 연결하고, 상기 제1 및 제2 전극을 통해 전류가 흐르면 상기 제1 저항체에 의해 발열된 열기가 상기 제2 저항체로 전달되어 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 간의 저항값이 서로 상쇄되어 저항온도계수(TCR)이 0(zero)에 근접하는 저항값 변화를 가지게 된다.
상기 저항소자는 상기 제1 저항체로서, 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 합금으로 이루어지는 플레이트 형상의 금속 기반 저항체인 것을 특징으로 한다.
상기 저항소자는 상기 제2 저항체로서, 음(-)의 저항온도계수를 가지며 상기 제1 저항체와 동일한 플레이트 형상으로 이루어진 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자 기반 저항체이고, 상기 제1 저항체의 상면에 절연 이격되게 적층되는 것을 특징으로 한다.
상기 저항소자는 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 사이에 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 저항소자는 저항비에 따라 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 간의 폭이나 두께를 조절하여 체적을 서로 다르게 구성할 수 있다.
실시예들 중에서, 전류 센싱 저항기는 정격전류에 따라 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 복수의 상기 저항소자가 다층으로 절연 이격되게 적층되는 것을 특징으로 한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센싱 저항기는 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재의 동적 평형을 구현하여 전류 센싱의 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센싱 저항기는 음(-)의 저항온도계수를 가지는 NTC 소자를 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 기반 저항체에 적층하는 상태로 병렬연결하여 저항온도계수가 0(zero)에 가까워질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센싱 저항기는 전류의 흐름에 의해 금속 기반 저항체에서 발생되는 열을 NTC 소자로 전달시킴으로써 NTC 소자와 금속 기반 저항체의 저항온도계수가 서로 상쇄되어 온도보상회로가 필요치 않으며 온도가 변화해도 저항값이 변화하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 또 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 동작 특성을 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전류 센싱 저항기(100)는 제1 및 제2 전극들(110a,110b) 및 저항소자(130)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극들(110a,110b)은 측정되어질 전류를 유입 및 유출시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극들(110a,110b) 중 제1 전극(110a)은 측정되어질 전류를 유입하고, 제2 전극(110b)은 측정되어질 전류를 유출시킬 수 있다. 여기에서, 제1 및 제2 전극들(110a,110b)은 도전성 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극들(110a,110b)은 구리(Cu)를 소재로 사용할 수 있다.
저항소자(130)는 제1 및 제2 전극들(110a,110b) 사이에 배치되고 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재로 된 제1 저항체(131) 및 제2 저항체(133)로 구성될 수 있다. 저항소자(130)는 제1 저항체(131)의 상면에 제2 저항체(133)가 절연 이격되게 적층될 수 있다. 이를 위해, 저항소자(130)는 제1 저항체(131) 및 제2 저항체(133)의 사이에 절연층(135)이 구비될 수 있다.
여기에서, 제1 저항체(131)는 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 합금으로 제작되는 플레이트 형상의 금속 기반 저항체에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 저항체(131)는 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등을 함유한 합금소재로 이루어질 수 있다.
제2 저항체(133)는 음(-)의 저항온도계수를 가지는 반도체성 물질로 제작되는 플레이트 형상의 NTC 기반 저항체에 해당할 수 있다. 예컨대, 제2 저항체(133)는 Mn-Ni계 산화물, Mn-Co-Ni계 산화물 등의 반도체성 물질로 이루어진 NTC 소자로 구성될 수 있다.
절연층(135)는 세라믹(Ceramic)이나 공기(Air) 등으로 이루어질 수 있으며, 제1 저항체(131) 및 제2 저항체(133)의 사이를 전기적 절연하여 전기적 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 저항소자(130)는 제1 저항체(131) 및 제2 저항체(133)가 절연층(135)에 의해 절연 이격되어 적층되는 상태로 병렬연결되어 낮은 저항온도계수(TCR)를 구현할 수 있다. 좀더 구체적으로, 저항소자(130)는 양단부에 제1 및 제2 전극들(110a,110b) 각각이 결합되어 제1 및 제2 전극들(110a,110b)을 통해 제1 저항체(131) 및 제2 저항체(133)를 병렬연결할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극들(110a,110b)은 저항소자(130)의 양단부에 전자빔(E-Beam) 용접이나 솔더링 등을 통해 접합할 수 있다. 전자빔 용접은 적어도 10-5 Torr의 진공 분위기로 유지되는 진공챔버 내에서 이루어져 저항소자 및 전극이 산화되는 것을 방지할 수 있고, 방사되는 전자빔은 고밀도 에너지(예를 들어, 100㎾/㎟)가 순간적으로 가해지기 때문에 용접변형이 극히 작은 장점이 있다. 솔더링도 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기에서 이루어지기 때문에 솔더링시 저항소자(130) 및 전극들(110a,110b)이 산화되는 것을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 전류 센싱 저항기(100)는 제1 및 제2 전극들(110a,110b)로 금속 기반의 제1 저항체(131)에 NTC 소자 기반의 제2 저항체(133)를 인접되게 병렬로 연결시킴으로써, 온도에 따른 저항온도계수(TCR)의 변화를 최소화하게 되며, 인접한 제1 저항체(131)에 더해 제2 저항체(133)는 동적 열평형상태가 되어 온도에 따른 저항값의 변화가 작아지게 된다. 즉, 제2 저항체(133)가 음(-)의 저항온도계수(TCR) 특성을 갖기 때문에 양(+)의 저항온도계수(TCR)을 갖는 금속 기반의 제1 저항체(131)와 병렬연결하여 제조함으로써, 저항온도계수(TCR)가 0(zero)에 근접한 저항소자(130)를 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 전류 센싱 저항기(200)는 도 1의 전류 센싱 저항기(100)와 동일하게 제1 및 제2 전극들(210a,210b) 및 저항소자(230)을 포함하여 구성되되 저항비에 따라 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 체적이 서로 다르게 구성될 수 있다.
제1 및 제2 전극들(210a,210b)은 측정되어질 전류를 유입 및 유출시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극들(210a,210b) 중 제1 전극(210a)은 측정되어질 전류를 유입하고, 제2 전극(210b)은 측정되어질 전류를 유출시킬 수 있다. 여기에서, 제1 및 제2 전극들(210a,210b)은 도전성 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극들(210a,210b)은 구리(Cu)를 소재로 사용할 수 있다.
저항소자(230)는 제1 및 제2 전극들(210a,210b) 사이에 배치되고 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재로 된 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)로 구성될 수 있다. 저항소자(230)는 제1 저항체(231)의 상면에 제2 저항체(233)가 절연 이격되게 적층될 수 있다. 이를 위해, 저항소자(230)는 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 사이에 절연층(235)이 구비될 수 있다. 또한, 저항소자(230)는 저항비에 따라 제2 저항체(233)의 폭을 조절하여 제1 저항체(231)와 체적을 서로 다르게 구성할 수 있다. 저항(R)은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하며, 체적은 단면적과 길이의 곱으로 구해지므로 저항체의 폭 또는 두께 등을 조절하여 체적을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 제2 저항체(233)는 폭(W2)이 제1 저항체(231)의 폭(W1) 보다 상대적으로 좁게 구성할 수 있다.
여기에서, 제1 저항체(231)는 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 합금으로 제작되는 플레이트 형상의 금속 기반 저항체에 해당할 수 있다. 예컨대, 제1 저항체(231)는 제1 및 제2 전극들(210a,210b) 보다 큰 비저항(specific resistance)을 가지는 낮은 저항값의 소재 즉, 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등을 함유한 합금으로 이루어질 수 있다.
제2 저항체(233)는 음(-)의 저항온도계수를 가지는 반도체성 물질로 제작되는 제1 저항체(231)와 동일한 플레이트 형상의 NTC 기반 저항체에 해당할 수 있다. 예컨대, 제2 저항체(233)는 Mn-Ni계 산화물, Mn-Co-Ni계 산화물 등의 반도체성 물질로 이루어진 NTC 소자로 구성될 수 있다.
절연층(235)는 세라믹(Ceramic)이나 공기(Air) 등으로 이루어질 수 있으며, 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 사이를 전기적 절연하여 전기적 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 저항소자(230)는 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)가 절연층(235)에 의해 절연 이격되어 적층되는 상태로 병렬연결되어 낮은 저항온도계수(TCR)를 구현할 수 있다. 좀더 구체적으로, 저항소자(230)는 양단부에 제1 및 제2 전극들(210a,210b) 각각이 결합되어 제1 및 제2 전극들(210a,210b)을 통해 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)를 병렬연결할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극들(210a,210b)은 저항소자(230)의 양단부에 전자빔(E-Beam) 용접이나 솔더링 등을 통해 접합할 수 있다.
본 발명에 따른 전류 센싱 저항기(200)는 제1 및 제2 전극들(210a,210b)로 금속 기반의 제1 저항체(231)에 NTC 소자 기반의 제2 저항체(233)를 인접되게 병렬로 연결시킴으로써, 온도에 따른 저항온도계수(TCR)의 변화를 최소화하게 되며, 인접한 제1 저항체(231)에 더해 제2 저항체(233)는 동적 열평형상태가 되어 온도에 따른 저항값의 변화가 작아지게 된다. 즉, 제2 저항체(233)가 음(-)의 저항온도계수(TCR) 특성을 갖기 때문에 양(+)의 저항온도계수(TCR)을 갖는 금속 기반의 제1 저항체(231)와 병렬연결하여 제조함으로써, 저항온도계수(TCR)가 0(zero)에 근접한 저항소자(230)를 제조할 수 있다. 또한, 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 병렬 연결로 제1 및 제2 전극들(210a,201b) 사이의 전체 저항값은 두 저항체들(231,233)의 폭 조절을 통해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 전류 센싱 저항기(200)는 저항비에 따라 저항소자(230)의 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 폭 조절을 통해 체적을 달리하여 구성하였지만 반드시 이에 한정되지 않고 폭 대신 제1 저항체(231) 및 제2 저항체(233)의 두께 조절을 통해 체적을 달리할 수도 있다. 예컨대, 제2 저항체(233)는 두께가 제1 저항체(231)의 두께 보다 상대적으로 얇게 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전류 센싱 저항기(300)는 제1 및 제 2 전극들(310a,310b)와 복수의 저항소자들(330,350)을 포함하여 구성될 수 있다.
제1 및 제2 전극들(310a,310b)은 측정되어질 전류를 유입 및 유출시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전극들(310a,310b) 중 제1 전극(310a)은 측정되어질 전류를 유입하고, 제2 전극(310b)은 측정되어질 전류를 유출시킬 수 있다. 여기에서, 제1 및 제2 전극들(310a,310b)은 도전성 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전극들(310a,310b)은 구리(Cu)를 소재로 사용할 수 있다.
복수의 저항소자들(330,350)은 제1 및 제2 전극들(310a,310b) 사이에 배치되고 다층으로 절연 이격되게 적층되어 구성될 수 있다. 여기에서, 복수의 저항소자들(330,350)은 제1 저항소자(330) 및 제1 저항소자(330)의 상면에 절연 이격되게 적층되는 제2 저항소자(350)의 2개로 구성하였지만, 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기(300)가 적용되는 제품의 정격전류가 클수록 개수가 확장될 수 있다. 제1 저항소자(330) 및 제2 저항소자(350) 사이에는 공기(Air) 등에 의해 절연 이격될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고 세라믹 등의 절연 물질로 절연층을 형성할 수도 있다.
제1 저항소자(330) 및 제2 저항소자(350)는 각각 플레이트 형상의 제1 저항체(331,351)와 제1 저항체(331,351)와 동일한 플레이트 형상으로 이루어지며 제1 저항체(331,351)의 상면에 절연 이격되어 적층되는 제2 저항체(333,353)로 구성될 수 있다. 제1 저항체(331,351) 및 제2 저항체(333,353) 사이에는 절연층(335,355)이 형성될 수 있다. 여기에서, 제1 저항체(331,351)는 양(+)의 저항온도계수를 가지는 금속 합금으로 제작될 수 있으며, 예컨대 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni) 등을 함유한 합금으로 이루어질 수 있다. 제2 저항체(333,353)는 음(-)의 저항온도계수를 가지는 NTC 소자를 제작될 수 있다.
복수의 저항소자들(330,350)은 제1 및 제2 전극들(310a,310b)을 통해 서로 병렬 연결된다. 또한, 제1 저항소자(330) 및 제2 저항소자(350) 각각은 제1 및 제2 전극들(310a,310b)로 금속 기반의 제1 저항체(331,351)에 NTC 소자 기반의 제2 저항체(333,353)를 인접되게 병렬로 연결시킴으로써, 온도에 따른 저항온도계수(TCR)의 변화를 최소화하게 되며, 인접한 제1 저항체(331,351)에 더해 제2 저항체(333,353)는 동적 열평형상태가 되어 온도에 따른 저항값의 변화가 작아지게 된다. 즉, 제2 저항체(333,353)가 음(-)의 저항온도계수(TCR) 특성을 갖기 때문에 양(+)의 저항온도계수(TCR)을 갖는 금속 기반의 제1 저항체(331,351)와 병렬연결하여 제조함으로써, 저항온도계수(TCR)가 0(zero)에 근접한 저항소자들(330,350)를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 전류 센싱 저항기는 금속 기반 저항체와 NTC 소자 기반 저항체를 병렬 연결하여 저항소자를 구성함으로써 온도가 변화해도 저항값이 일정하게 유지될 수 있다. 결과적으로, 저항온도계수(TCR)가 0(zero)에 가까운 저항체를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기의 동작 특성을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기는 양측 제1 및 제2 전극(410a,410b)을 통해 전류가 흐르기 시작하면 1차적으로 전기 전도도가 높은 금속 기반의 제1 저항체(431) 쪽으로 대부분의 전류가 흐르기 시작한다. 금속 기반의 제1 저항체(431)는 흐르는 전류에 의해 열이 발생되어 저항값이 증가하게 되고 발생된 열은 확산되어 금속 기반의 제1 저항체(431)에 접하고 있는 절연층(435)을 통해 NTC 소자 기반의 제2 저항체(433)로 전달된다. 이때, NTC 소자 기반의 제2 저항체(433)의 저항값은 전달된 열에 의해 감소하게 되고 감소한 만큼 비례하여 전류량이 NTC 소자 기반의 제2 저항체(433) 쪽으로 흐르게 된다. NTC 소자 기반의 제2 저항체(433)는 흐르는 전류에 의한 내부 발열에 의해 저항값이 더욱 감소하게 된다. NTC 소자 기반의 제2 저항체(433)의 감소한 저항값과 금속 기반의 제1 저항체(431)의 증가한 저항값은 서로 상쇄되어 0(zero)에 가까운 저항값 변화를 가지게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 전류 센싱 저항기는 전류값을 측정하는 션트 저항으로써 정밀한 측정값을 나타낼 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100,200,300: 전류 센싱 저항기
110a,210a,310a: 제1 전극 110b,210b,310b: 제2 전극
130,230,330,350: 저항소자
131,231,331,351: 제1 저항체 133,233,333,353: 제2 저항체
135,235,335,355: 절연층

Claims (6)

  1. 제1 및 제2 전극들; 및
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치되고 온도에 따른 저항 변화가 서로 상반된 소재로 된 제1 저항체 및 제2 저항체가 절연 이격되게 적층되는 저항소자를 포함함으로써,
    상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체를 상기 제1 및 제2 전극들로 병렬 연결하고, 상기 제1 및 제2 전극을 통해 전류가 흐르면 상기 제1 저항체에 의해 발열된 열기가 상기 제2 저항체로 전달되어 동적 열평형상태가 되어 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 간의 저항값이 서로 상쇄되어 저항온도계수(TCR)이 0(zero)에 근접하는 저항값 변화를 가지게 되며,
    상기 제1 저항체는
    양(+)의 저항온도계수를 가지는 구리(Cu), 망간(Mn), 니켈(Ni) 중 적어도 둘 이상을 함유한 금속 합금소재로 이루어지는 플레이트 형상의 금속 기반 저항체이고,
    상기 제2 저항체는
    음(-)의 저항온도계수를 가지는 Mn-Ni계 산화물 또는 Mn-Co-Ni계 산화물의 반도체성 물질로 이루어지는 상기 제1 저항체와 동일한 플레이트 형상의 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자 기반 저항체로서, 상기 제1 저항체의 상면에 절연 이격되게 적층되는 것을 특징으로 하는 전류 센싱 저항기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 저항소자는
    상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 사이에 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센싱 저항기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저항소자는
    저항비에 따라 상기 제1 저항체 및 상기 제2 저항체 간의 폭이나 두께를 조절하여 체적을 서로 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 전류 센싱 저항기.
  6. 제1항에 있어서,
    정격전류에 따라 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 복수의 상기 저항소자가 다층으로 절연 이격되게 적층되는 것을 특징으로 하는 전류 센싱 저항기.
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