MOS 커패시터를 이용한 전기장 측정 장치의 설계 및 구현

Abstract

전기장은 전기력이 영향을 미치는 공간을 의미하며 전하의 존재 또는 운동에 의해 발생한다. 현대의 전자 기술 발달은 많은 전자 기기를 이용하도록 하였으며 이에 따라 다양한 형태로 공간상에 형성된 전기장이 활용되고 있다. 하지만 이러한 전기장의 활용에는 암 유발과 같은 부정적 영향이 상존하고 있으며, 따라서 다양한 전기장을 종합적으로 측정할 수 있는 전기장 측정 장치가 필요하나 현재의 전기장 측정 장치로는 이를 정확하게 측정해내기 어렵다. MOS 커패시터는 전기장을 이용하여 전하를 저장하는 장치이며 또한 외부 전기장에 노출될 때 저장된 전하가 유출될 수 있는 특성을 가지고 있으므로, MOS 커패시터의 전하 유출 또는 유입량을 이용하여 전기장을 측정할 수 있다. 이를 입증하기 위해 본 연구에서는 MOS 커패시터를 이용한 전기장 측정 장치 및 구현 방법을 제안하였으며 이러한 측정 장치의 제어 방법 역시 제안하였다. 제안된 전기장 측정 방법을 이용한 전기장 측정 여부를 판단하기 위해 전하결합소자를 이용한 시제품을 제작하여 전기장 측정 여부에 대한 실험을 실시하였다. 실험 결과 시제품을 이용한 시험 결과 전자가 저장된 MOS 커패시터 주위에 작용하는 전기장의 크기에 비례하여 전자의 유출이 일어남을 확인할 수 있었다. 향후 본 장치의 물리적 해석 및 실질적인 전기장 측정 장치의 측정부 제작을 통해 전기장 측정 장치에 대한 정량적 실험을 수행할 계획이다.