KR100496097B1 - 센서들의 어레이 판독 방법 및 장치 및 데이터 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서(10,30,80)들의 어레이를 판독하는 방법에 관한 것이며, 상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속된다. 상기 방법은 상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 상기 로우 내의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스(U_b)를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하는 단계와, 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스(U_r)를 인가하는 단계를 포함하는 판독 싸이클(T_r)을 수행하는 단계와, 상기 판독 펄스 동안 상기 로우 내의 각 센서에 대해 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 단계를 포함한다. 여기서, 적어도 하나의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작된다. 세부적으로 기술된 바람직한 실시예에서, 상기 센서는 열 저항 센서이며, 상기 활성화 펄스는 상기 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항이다.

Description

센서들의 어레이 판독 방법 및 장치 및 데이터 저장 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR READING AN ARRAY OF THERMAL RESISTANCE SENSORS}

본 발명은 열 저항 센서들의 어레이를 판독하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속된다.

상기 어레이는 표면 시각화 및 데이터 저장과 같은 응용 분야에 있어서 표면의 토포그래프(topography)를 검출하는데 사용된다. 데이터 저장 응용 분야에서는, 표면 토포그래프로 기록된 데이터는 표면 상의 열 저항 센서를 이동시켜 센서와 표면 간의 거리가 변함에 따라 센서와 표면 간의 열 전도도에서의 변화를 검출함으로써 판독된다.

이러한 데이터 저장 응용 분야의 실례는 "The "millipede"- More than one thousand tips for future AFM data storage", P.Vettiger et al, IBM Journal of Research and Development. Vol.44 No.3, May 2000에 개시된다. 이 문헌에서 기술된 바처럼, 이 디바이스는 실리콘 기판 상에 제조된 켄틸레버 센서(cantilever sensors)의 2 차원 어레이를 포함한다. 각 켄틸레버는 자신의 한 단부에서 기판에 부착된다. 각 켄틸레버의 다른 단부는 저항성 가열 요소 및 외부로 대향하여 있는 팁(an outward facing tips)을 운반한다. 각 켄틸레버는 컬럼 도전체 및 로우 도전체에 의해 조작될 수 있다. 컬럼 도전체 및 로우 도전체는 각 켄틸레버를 통한 전류를 선택적으로 통과시켜 그 상에 존재하는 가열 요소를 가열시킨다.

판독 및 기록 동작에 있어서, 상기 어레이의 팁은 평면 기판을 코팅한 폴리머 막을 포함하는 저장 매체와 접촉하면서 이에 대해 이동한다.

각 팁을 통해 폴리머 층에 국부 압력을 가하는 단계와, 대응하는 컬럼 도전체 및 로우 도전체를 통해 데이터 신호를 상기 폴리머 층을 국부적으로 녹일 수 있기에 충분한 정도로 인가함으로써 각 팁을 선택적으로 가열하여 상기 팁이 폴리머 층의 표면을 관통하여 홈(indentation)을 남기는 단계에 의해, 데이터가 저장 매체에 기록된다.

각 가열 요소는 온도에 의존하는 저항을 가지고 있기 때문에 열 판독 센서(a thermal read back sensor)를 제공한다. 데이터 판독 동작에 있어서, 가열 신호가 어레이 내의 각 로우에 순차적으로 인가된다. 가열 신호는 선택된 로우 내의 모든 가열 요소를 가열하지만, 폴리머 막을 녹이기에는 충분하지 않는 온도로 가열한다. 가열 요소와 저장 매체 간의 열 전도도는 가열 요소와 저장 매체 간의 거리에 따라 변한다. 저장 매체를 가로질러 어레이가 스캐닝될 때 팁이 상기 비트 홈 부분(bit indentations) 내부로 이동하는 경우, 가열 요소와 저장 매체 간의 거리가 감소된다. 가열 요소와 저장 매체 간의 열 매체가 상기 가열 요소와 저장 매체 간에 열을 전달한다. 각 가열 요소와 저장 매체 간의 열 전달은 관계되는 팁이 홈 부분 내부로 이동할 때 보다 효율적이 된다. 가열 요소의 온도가 감소되며 이로써 가열 요소의 저항도 감소된다. 각 로우의 연속적으로 가열된 가열 요소의 온도에서의 변화는 병렬로 모니터링될 수 있으며, 이로써 기록된 비트의 검출을 용이하게 한다. 임의의 센서 시스템에서처럼, 데이터가 어레이로부터 판독될 수 있는 레이트는 노이즈(noise)로 인해 한정된다. 존슨 노이즈, 1/f 노이즈, 매체 노이즈, 시스템 노이즈, 전자 간섭은 상기 센서 시스템에서 존재하는 대역폭을 제한하는 노이즈의 실례들이다. 존슨 노이즈 및 1/f 노이즈는 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 매체 노이즈는 저장 매체의 표면에서의 결함들로 인해 유발된다. 시스템 노이즈는 어레이 내의 가열 요소들의 저항 간에서의 편차에 의해 생성된다.

이러한 노이즈를 고려하여, 이론적 최대 데이터 판독 레이트가 계산될 수 있다. 시스템 설계자에게 있어서의 한 가지 도전이 되는 것은 가능한한 이론적 한정치에 최대한 근사하는 것이다. 그러나, 이론적 한정치에 접근하는 방식은 여러가지 실제적인 문제들로 인해 어려워진다. 한 가지 문제는 어레이의 오직 한 로우 만이 한 번에 판독될 수 있다는 것이다. 다른 문제는 어떤 로우를 판독하기 위해서는 상기 로우의 가열 요소들이 가열되어야만 한다는 것이다. 어레이 내의 각 가열 요소들은 사용된 제조 물질의 물리적 특성에 의존하는 열 반응 시간을 갖는다.

발명의 개요

본 발명에 따라, 센서들의 어레이를 판독하는 방법이 제공되며, 상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속되며, 상기 방법은 상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 상기 로우 내의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하는 단계와, 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스를 인가하는 단계를 포함하는 판독 싸이클을 수행하는 단계와, 상기 판독 펄스 동안 상기 로우 내의 각 센서에 대해 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작된다.

용어 "로우" 및 "컬럼"은 본 명세서에서 서로 교환되어 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 센서는 열 저항 센서이며, 상기 활성화 펄스는 상기 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항이다.

다수의 로우에 대한 판독 싸이클들은 다른 로우의 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작될 수 있다. 본 발명의 구현에 있어서의 단순성을 위해서, 판독 싸이클은 바람직하게는 로우 순서로 시작된다. 판독 펄스와 가열 펄스는 번갈아서 인가될 수 있다. 이와 달리, 한 그룹의 판독 펄스가 이에 대응하는 한 그룹의 활성화 펄스와 번갈아서 인가될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 최고 주파수 오프셋을 최소화시키고 동적 범위 요구 수준을 감소시키기 위해, 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값들 간의 차가 로우 내의 각 센서에 대해 결정된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 판독 동작 속도를 증가시키기 위해, 가열 펄스의 진폭은 판독 펄스의 진폭보다 크며, 가열 펄스의 시간 간격은 판독 펄스의 시간 간격보다 작다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 센서들의 어레이를 판독하는 장치가 제공되며, 상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속되며, 상기 장치는 상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 판독 싸이클 동안, 상기 로우 내의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하고 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스를 인가하는 신호 소스와, 상기 대응하는 컬럼 도전체에 접속되어 상기 판독 펄스 동안 상기 로우 내의 각 센서에 대해 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 검출기를 포함하며, 적어도 하나의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작된다. 전술한 바처럼, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 센서는 열 저항 센서이며, 상기 활성화 펄스는 상기 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항이다.

바람직하게는, 다수의 로우에 대한 판독 싸이클들은 다른 로우의 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작될 수 있다. 본 발명의 구현에 있어서의 단순성을 위해서, 상기 신호 소스는 판독 싸이클을 로우 순서로 개시한다. 상기 신호 소스는 판독 펄스와 가열 펄스를 번갈아서 인가시킨다. 이와 달리, 상기 신호 소스는 한 그룹의 판독 펄스와 이에 대응하는 한 그룹의 활성화 펄스를 번갈아서 인가시킬수도 있다.

최고 주파수 오프셋을 최소화시키고 동적 범위 요구 수준을 감소시키기 위해, 검출기는 상기 로우 내의 각 센서에 대해 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값들 간의 차를 결정하는 감산기를 포함한다. 상기 검출기는 바람직하게는 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값을 저장하는 메모리를 포함한다. 상기 메모리는 아날로그 적분 회로를 포함한다. 이와 달리, 상기 메모리는 룩업 테이블을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 검출기는 감지 저항 및 감지 증폭기를 통해 상기 대응하는 컬럼 도전체에 접속되어 상기 감지 저항 양단에서의 전압 강하를 검출하는 밸런싱 전압 소스(a balancing voltage source)를 포함한다. 상기 검출기는 상기 감지 증폭기의 출력을 저장하는 적분 회로를 포함한다. 상기 검출기는 상기 적분 회로 내에 저장된 값을 나타내는 디지털 출력을 생성하는 아날로그 대 디지털 변환기와, 상기 디지털 값을 저장하는 메모리를 포함한다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 검출기는 상기 아날로그 대 디지털 변환기의 출력에 따라 상기 밸런싱 전압 소스의 출력을 변화시키는 피드백 루프를 포함한다.

본 발명은 데이터 저장 시스템으로 연장될 수 있으며, 상기 데이터 저장 시스템은 열 저항 센서들의 어레이━상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속됨━와, 상기 어레이를 판독하는 상술된 장치를 포함한다. 상기 데이터 저장 시스템은 상기 어레이와 접하고 있는 데이터 저장 매체를 포함한다. 이와 달리, 상기 데이터 저장 매체는 개별적으로 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 오직 예시적인 방식으로 설명될 것이다.

도 1은 본 발명을 구현하는 데이터 저장 시스템을 위한 센서의 도면,

도 2는 화살표 A-A'의 방향에서 보여지는 상기 센서의 단면도,

도 3은 판독 싸이클 동안 상기 센서에 제공된 전력의 그래프,

도 4는 판독 싸이클 동안 상기 센서의 온도의 그래프,

도 5는 판독 싸이클 동안 상기 센서의 저항의 그래프,

도 6은 인터리빙된 동작 모드(an interleaved mode of operation)에서 여러 센서 중 하나에 대한 판독 싸이클 동안 데이터 저장 시스템의 센서에 제공된 전력의 그래프,

도 7은 블록 판독 동작 모드(block read mode of operation)에서 여러 센서 중 하나에 대한 판독 싸이클 동안 데이터 저장 시스템의 센서에 제공된 전력의 그래프,

도 8은 본 발명을 구현하는 데이터 저장 시스템의 회로도,

도 9는 판독 싸이클 동안 데이터 저장 시스템의 센서로부터 검출된 판독 출력 신호의 그래프,

도 10은 상기 데이터 저장 시스템을 위한 검출기의 일부의 회로도,

도 11은 상기 데이터 저장 시스템을 위한 검출기의 블록도,

도 12는 상기 데이터 저장 시스템을 위한 다른 검출기의 블록도,

도 13은 상기 데이터 저장 시스템을 위한 또 다른 검출기의 블록도,

도 14는 상기 데이터 저장 시스템을 위한 또 다른 검출기의 블록도,

도 15는 도 14에서 도시된 판독 출력 회로의 회로도,

도 16은 본 발명에 따른 센서들의 로우를 판독하는 방법의 흐름도.

도 1에서, 본 발명을 구현하는 데이터 저장 시스템의 실례는 기판(20) 상에 배치된 켄틸레버 센서(10)의 2 차원 어레리를 포함한다. 로우 도전체(60) 및 컬럼 도전체(50)도 기판 상에 위치한다. 각 센서(10)는 상기 로우 도전체(60)와 컬럼 도전체(50)의 상이한 조합에 의해 조작된다. 각 센서(10)는 70 ㎛ 범위의 길이 및 ㎛ 범위의 두께를 갖는 U 형상 실리콘 켄틸레버(15)를 포함한다. 상기 켄틸레버의 두 개의 림(limbs)은 자신의 말단부에서 실리콘 기판(20)에 고정된다. 상기 켄틸레버(15)의 선단부(apex)는 기판 내에 형성된 리세스(70) 내에 존재하며 상기 기판(20)에 대해 수직 방향으로 자유롭게 이동한다. 상기 켄틸레버(15)는 기판(20)을 바라보며 떨어져 있는 실리콘 팁(40) 및 저항성 가열 요소(30)를 그의 선단부에서 운반한다. 상기 켄틸레버(15)의 두 림은 전기 도전성을 개선하기 위해 강하게 도핑된다. 상기 가열 요소(30)는 켄틸레버(15)의 선단부를 보다 약하게 도핑함으로써 형성되며, 이로써 켄틸레버(15)를 통한 전류 흐름에 대한 증가된 전기 저항 영역을 생성한다. 상기 켄틸레버(15)의 두 림 중 하나는 중간 다이오드(80)를 통해 상기 로우 도전체(60)에 접속된다. 상기 켄틸레버(15)의 다른 림은 컬럼 도전체(50)에 접속된다. 로우 도전체(60), 컬럼 도전체(50), 다이오드(80)는 기판(20) 상에 위치한다. 켄틸레버(15)는 기판(20)으로부터 떨어져 있는 팁을 탄성적으로 바이어스하도록 사전 응력 처리된다.

도 2에서, 상기 팁(40)은 40nm 범위의 두께의 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 막과 같은 폴리머 층(90)의 형태로 된 평면 저장 매체에 대해 압력을 가한다. 상기 폴리머 층(90)은 실리콘 기판(100)에 의해 운반된다. 70nm 범위의 두께를 갖는 SU-8과 같은 크로스 링킹된 포토레지스트의 버퍼층(110)이 폴리머 층(90)과 기판(70) 사이에 배치된다. 판독 및 기록 동작 동안, 어레이의 팁(40)은 저장 매체의 표면을 가로지른다.

팁을 통해 폴리머 층(90)에 국부 압력을 가하는 단계와, 상기 켄틸레버(50)을 통해 상기 대응하는 로우 도전체(60)로부터 상기 대응하는 컬럼 도전체(50)로 기록 전류를 전송함으로써 팁(40)을 가열하는 단계에 의해, 데이터가 저장 매체에 기록된다. 상기 켄틸레버(50)를 통해 전류가 흘러 가열 요소(30)이 가열된다. 열 에너지는 상기 가열 요소(30)로부터 열 전도에 의해 팁(40)으로 전달된다. 기록 전류가 선택되어 상기 폴리머 층을 국부적으로 녹이기에 충분할 정도로 팁(40)을 가열하며, 이로써 팁(40)이 폴리머 층의 표면을 관통하여 40nm 범위의 직경을 갖는 홈 부분을 남긴다. 예시적으로, PMMA 막의 국부적 용융은 700 ℃ 온도로 팁(40)을 가열함으로써 성취될 수 있었다. 버퍼 층(110)은 상기 PMMA 막(90)보다 높은 용융점을 가지며, 이로써 팁(40)이 기판(90)를 마모시키는 것을 방지하는 관통 중지 층 기능을 한다.

또한, 가열 요소(30)는 그의 저항이 온도에 의존하기 때문에 열 판독 센서를 제공한다. 데이터 판독 동작에 있어서, 가열 전류가 켄틸레버(15)를 통해 상기 대응하는 로우 도전체(60)에서 상기 대응하는 컬럼 도전체(50)로 전달된다. 따라서, 가열 요소(30)가 다시 가열되지만, 이번에는 폴리머 막을 녹이기에는 충분하지 않는 온도로 가열된다. 가령, 400 ℃의 판독 온도는 PMMA 막을 녹이기에 충분하지 않는 온도이지만, 허용가능한 판독 성능을 제공한다. 가열 요소(30)와 폴리머 막(90) 간의 열 전도도는 가열 요소와 폴리머 막 간의 거리에 따라 변한다. PMMA 막(90)을 가로질러 어레이가 스캐닝될 때 팁(40)이 상기 비트 홈 부분(bit indentations) 내부로 이동하는 경우, 가열 요소(30)와 폴리머 막(90) 간의 거리가 감소된다. 가열 요소(30)와 폴리머 막(90) 간의 열 매체가 상기 가열 요소(30)와 상기 폴리머 막(90) 간에 열을 전달한다. 각 가열 요소(30)와 폴리머 막(90) 간의 열 전달은 팁(40)이 홈 부분 내부로 이동할 때 보다 효율적이 된다. 가열 요소(30)의 온도가 감소되며 이로써 가열 요소(30)의 저항도 감소된다. 각 로우의 연속적으로 가열된 가열 요소(30)의 온도에서의 변화는 병렬로 모니터링될 수 있으며, 이로써 기록된 비트의 검출을 용이하게 한다.

전술한 가열 전류는 가열 전압 펄스를 대응하는 로우 도전체(60)에 인가함으로써 생성된다. 따라서, 가열 전류는 가열 전압이 인가된 로우 도전체(60)에 접속된 각 센서(10)를 통해 흐른다. 이로써, 어레이의 대응하는 로우(row) 내의 모든 가열 요소(30)는 가열된다. 이어서, 기록된 데이터가 가열된 센서(10)의 로우로부터 병렬로 판독된다. 이로써, 어레이의 각 로우가 멀티플렉싱 방식에 따라 순차적으로 판독된다.

일찍이 언급한 바처럼, 노이즈로 인해 데이터가 어레이로부터 판독될 수 있는 이론적 최대 레이트가 존재하게 된다. 계산 결과는 30 M 비트/초의 순 데이터 레이트(net data rate)가 실현될 수 있음을 나타내었다. 이러한 데이터 레이트에 도달하는 것은 바람직하다. 32*32 행렬로 구성된 1024 개의 센서들(10)의 어레이의 경우, 전체 어레이로부터 30 M 비트/초의 바람직한 레이트를 성취하기 위해 각 센서는 약 30 K 비트/초를 전달할 필요가 있다. 이를 위해서는 각 센서(10)를 초 당 30000 번 판독할 필요가 있다. 그러나, 32 개의 센서(10)로 된 오직 한 로우 만이 단 번에 판독될 수 있으며 본 실례에서는 32 개의 로우가 존재한다. 그러므로, 30 M 비트/초의 바람직한 순 데이터 레이트는 모든 32 개의 로우를 초 당 30000 번 판독하는 것을 필요로 하며, 이로써 초 당 약 백만 개의 병렬로 된 로우의 판독 결과를 전달하는 것을 필요로 한다. 그러므로, 30 M 비트/초의 바람직한 순 데이터 레이트를 성취하기 위해, 1 ㎲의 로우 멀티플렉싱 시간 간격 t_m이 필요하다. 그러나, 센서(10)는 통상적으로 10 ㎲ 범위의 열 반응 시간을 갖는다. 이로써, 센서(10)는 t_m 동안 열 평형 상태에 도달할 수 없다.

도 3의 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기의 문제가 동적 판독 출력 기술에 의해 극복된다. 이 기술에 따라, 센서의 각 로우는 두 단계를 갖는 판독 싸이클로 판독된다. 제 1 판독 단계에서, 가열 펄스가 센서(10)에 인가된다. 도 4에서, 가열 펄스는 충분한 온도를 전달하여 가열 요소(30)를 공칭 판독 출력 온도까지 또는 상기 온도 바로 위까지 가열시킨다. 도 5에서, 제 2 판독 단계에서, 판독 펄스가 가열 펄스가 인가된 후로부터 △t의 시간이 지연된 후에 센서(10)에 인가된다. 상기 센서(10)의 저항은 판독 펄스를 기초로 측정된다. 상기 제 1 단계 및 제 2 단계는 열적 완화 시간 내에 양호하게 수행될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 가열 및 판독 간의 지연 시간은 최대 민감도에 대한 열적 완화 시간의 차수이다. 조기에 언급한 바처럼, 어레이의 각 로우는 멀티플레싱 방식에 따라 순차적으로 판독된다. 이 멀티플렉싱 방식에 따르면 상기 동적 판독 출력 기술을 인터리빙된 모드로 구현할 수 있다. 이 인터리빙된 모드를 통해 열적 시간 상수를 초과하지 않고서 보다 높은 순 레이트로 저장된 데이터에 액세스할 수 있다.

도 6의 본 발명의 바람직한 실시예에서, 가열이 고정된 수 △n의 멀티플레싱 단계들에 의해 판독에 대해 오프셋된다. 임의의 멀티플렉싱 단계 n을 고려해보자. 먼저, 가열 펄스가 n 번째 로우에 시간 간격 t_h 동안 인가된다. 이어서, △n 멀티플레싱 단계 이전에 가열되었던 n - △n 로우가 시간 간격 t_r 동안 판독을 위해 액세스된다. 다음에, n+1 로우가 가열되고 n - △n +1 로우가 판독된다. 이러한 프로세스가 로우를 통해 순차적으로 진행된다. 마지막으로, △n 멀티플렉싱 단계 이후에, n 번째 로우가 바람직하게는 0.8 T 내지 2.5 T 사이의 차수(여기서, T는 열적 완화 시간임)인 지연 시간 △t ≒ △nt_m 후에 판독을 대기한다. 이로써, 순 데이터 레이트는 열적 레이트(thermal rate)에 대해 △n +1 배 증가된다. 여기서, △n 은 N-1 보다 클 수 없으며, N은 멀티플레싱 싸이클에서의 단계들의 개수이다. 또한, 가열 및 판독을 위해 요구되는 총 시간은 멀티플레싱 시간 간격 t_m 보다 커서는 안된다.

도 7의 본 발명의 다른 바림직한 실시예에서, 가열 및 판독이 두 개의 연속하는 블록들로 수행되며, 각 블록은 △n +1 멀티플렉싱 단계를 포함한다. 이러한 구성의 이점은 구현하기가 복잡하지 않다는 것이다. 그러나, 이러한 구성은 t_h 및 t_r 이 동일한 길이가 되지 않으면 효율이 떨어진다.

도 8에서, 이미 언급한 바처럼, 본 발명을 구현하는 데이터 저장 시스템의 실례는 센서(10)의 2 차원 어레이, 로우 도전체(60)와 컬럼 도전체(50)의 행렬을 포함한다. 각 센서(10)는 로우 도전체(60)와 컬럼 도전체(50)의 상이한 조합에 의해 조작된다. 구체적으로 말하자면, 각 센서(10)는 로우 도전체(60)와 컬럼 도전체(50)의 상이한 조합을 상호접속시킨다. 각 센서(10)는 전술한 다이오드(80)와 직렬로 된 비선형 저항 Rs 으로서 도시된다. 저항 Rs는 저항성 가열 요소(30)를 나타낸다. 저항 Rs 및 다이오드(80)는 컬럼 도전체 및 로우 도전체의 대응하는 쌍을 상호접속시킨다. 다이오드(80)는 대응하는 로우 도전체(60)로부터 대응하는 컬럼 도전체(50)로의 전류 흐름 방향으로 순방향 바이어스된다. 크로스토크를 억제하기 위해 다이오드(80)는 어레이 내의 센서들을 서로 간에 분리시킨다. 이러한 어레이의 회로 토폴러지(circuit topology)는 일반적으로 크로스바 토폴러지(a crossbar topology)로 알려져 있다. 이미 언급한 바처럼, 센서(10)의 로우는 한 번에 하나 씩 순차적으로 액세스되며 모든 컬럼은 병렬로 동시에 액세스된다. 각 컬럼 도전체(50)는 개별 검출기(125)에 접속된다. 각 검출기(125)는 브리지 직렬 저항 R_i 을 통해 대응하는 컬럼 도전체(50)에 접속된 브리지 밸런싱 전압 소스 U_b를 포함한다. 대응하는 컬럼 도전체(50)는 스위치(130)를 통해 감지 증폭기(120)의 입력에 선택적으로 접속가능하다. 상기 감지 증폭기(120)는 브리지 외부로의 전류 흐름을 최소화하기 위해 고 임피던스 입력을 갖는다.

동작 시에, 판독 전압 펄스가 판독될 센서(10)의 로우에 접속된 선택된 로우 도전체(60)에 인가된다. 전류는 상기 선택된 로우 도전체(60)로부터 로우 내의 각 센서(10)의 다이오드 및 저항 Rs를 통해 관련된 컬럼 도전체(50) 및 브리지 저항 R_i 를 경유하여 대응하는 밸런싱 전압 소스 U_b 로 흐른다. 이미 언급한 바처럼, 판독 동작 동안 각 센서(10)를 통한 전류 흐름은 로직 "1" 또는 "0"을 검출하는 센서 팁(40)에 따라 변하는데, 그 이유는 센서(10)의 저항 R_s 가 로직 "1" 의 검출과 로직 "0"의 검출 간에서 변하기 때문이다. 이에 따라, 브리지 저항 R_i 양단에서 강하된 전압은 로직 "1"의 검출과 로직 "0"의 검출 간에서 변한다. 이러한 전압 강하는 대응하는 감지 증폭기(120)에 의해 검출된다.

판독 출력 채널 회로의 브리지 구성의 이점은 어레이에 의해 판독된 신호를 노이즈가 저하시키는 것을 제한한다는 것이다. 또한, 직렬 저항 R_i 는 대응하는 센서(10)의 동작 포인트를 안정화시키는데 도움이 된다. 구체적으로 말하자면, 직렬 저항 R_i는 전류를 한정하여 센서(10)에서 열적 폭주로 인한 불안정의 경우에 센서에 대한 손상을 방지한다. 이러한 불안정성은 센서(10)가 비교적 높은 온도에서 음 저항 특성을 보이기 때문에 발생할 수 있다. 브리지 저항 R_i 가 여러 가열 상태 하에서 센서(10)의 효과적인 저항 R_s 을 정합시키는 것이 바람직하다. 32*32 어레이의 경우에, 0.25mA < I_n < 0.35mA 및 3 볼트 < U_n < 9 볼트는 12 K 옴 < R_i < 25 K 옴 범위의 R_i를 산출하였다.

도 6 및 도 7을 참조하여 이미 설명한 바처럼, 동적 감지는 인터리빙된 모드로 또는 블록 모드로 수행될 수 있다. 인터리빙된 모드의 장점은 판독 출력 대역폭에서의 최대 유연성을 제공한다는 것이다. 블록 모드의 장점은 보다 높은 속도의 판독을 제공한다는 것이다.

인터리빙된 모드에서, 로우 n의 가열 및 로우 n - △n의 판독은 단일 멀티플렉싱 단계로 간격 t_m 동안 수행된다. 이전에 설명된 바와 같은 32*32 행렬의 경우, t_m은 1 ㎲의 차수이다. 이에 따라, 가열 펄스 폭 및 판독 펄스 폭에 대한 하위 범위는 각기 t_h ≥0.5 ㎲ 및 t_r ≥0.5 ㎲ 이다. 통상적으로 T=10㎲의 열적 시간 상수는 가열 펄스 폭에 대한 상위 범위 t_h ≤10 ㎲를 나타낸다. 허용가능한 감지 효율은 3T의 차수의 시간 간격에서 성취될 수 있었다. 그러므로, 판독 펄스 폭에 대한 대응하는 상위 범위는 t_r ≤30 ㎲이다. 오프셋 파라미터에 대한 값들은 하나의 멀티플렉싱 단계에서의 동일한 로우의 가열 및 판독에 대응하는 △n=0에서 속도 상한값에서의 고속 판독에 대응하는 △n=31까지의 전체 범위를 감당해야 한다.

블록 모드에서, 로우 n - △n은 로우 △n + 1 멀티플렉싱 단계의 제 1 블록 동안 가열된다. 동일한 로우 시퀀스에 대한 판독은 다음의 △n + 1 멀티플렉싱 단계 동안 수행된다. 이러한 방법은 가열 펄스 폭과 판독 펄스 폭, 즉 t_h 및 t_r 이 거의 동일한 길이를 가지지 않는다면 비효율적이다. 그러나, 가열 전위와 판독 전위 간의 스위칭 레이트는 △n + 1 배 만큼 감소되어, 보다 높은 속도의 멀티플렉싱에 유리하게 된다. t_h 및 t_r 및 △n 이 인터리빙된 모드에 대한 범위와 동일한 범위를 감당하는 것이 바람직하며 t_h ≤t_m 및 t_r ≤t_m 이 바람직하다. 블록 모드 판독 시에, 완전한 싸이클에서의 멀티플렉싱 단계의 수는 로우의 수의 두 배이다.

가열 및 판독 동작 동안, 가열 및 판독을 위해 선택된 로우 만이 전압 소스에 접속된다. 모든 다른 로우들은 접속되지 않은 상태로 유지된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 가열 전위 및 판독 전위는 0 볼트 내지 12 볼트 범위 내에서 조절될 수 있다. 통상적으로, 판독 전압은 1 볼트 내지 2 볼트의 차수일 것이다. 그러나, 가열의 경우에 열적 저항 불안정도에 근사하는 동작 포인트가 선택될 수 있다. 가열 펄스의 비교적 낮은 듀티 싸이클 t_h/T로 인해서, 센서(10) 당 10 mA에 달하는 피크 전류가 발생할 수 있다. 그러므로, 가열 전압 소스는 32*32 센서 행렬의 경우의 펄스 모드에 있어서는 최소 300 mA의 전류를 제공하는 것이 바람직하다.

센서 저항 Rs 및 직렬 저항 R_i 에 의해 형성된 브리지를 밸런싱된 모드(a balanced mode)로 동작시키는 것이 바람직하며, 상기 모드에서는 용량성 부하 효과를 최소화하기 위해 감지 라인이 가상 접지에서 유지된다. 이에 따라 브리지 밸런싱 전압 U_b가 조절될 필요가 있다. 그러므로, 각각의 값들은 각 센서(10)에 대해서 가령 룩업 테이블 내에 저장되어야 하며, 개별 전압 소스는 각 컬럼에 제공되어야 한다. 이러한 구성이 갖는 문제는 상기 브리지 전압 소스들에서 발생하는 노이즈가 서로 상관되지 않아서 컬럼 도전체(50) 상에서 비응집적으로(incoherently) 구축된다는 것이다. 그러나, 상기 기술은 허용가능한 판독을 제공하는 동적 범위를 크기의 몇 차수 만큼 감소시킨다. 전술된 32*32 어레이에 있어서, 밸런싱 전압이 17-N 비트 분해능으로 추적된다면 N 비트의 변환 정확도로 충분하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, N은 4보다 크거나 같다.

개별 브리지 전압 소스와 관련된 전술한 노이즈를 고려하면, 로우 전압으로부터 밸런싱 전압 U_b을 유도하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 브리지는 프로그램가능한 이득 증폭기에 의해 개별적으로 밸런싱된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 감지 증폭기 각각은 4 비트 분해능으로 시간 멀티플렉싱되고 샘플링된 환경에서 통상적으로 △R/R ≒10^-4 의 차수의 저항 편차를 측정한다. 샘플링 시간 간격 t_r은 1 MHz의 최대 멀티플레싱 레이트에서 0.5 ㎲ 최소 드웰 시간(a minimum dwell time)의 경우 0.5 ㎲ 내지 30 ㎲ 간에 존재한다.

본 발명의 바람직한 실시예의 도 9 및 도 10에서, 각 검출기(125)는 그의 피드백 루프에서 적분 캐패시터 C_i를 갖는 가상 접지 피드백 증폭기를 포함하는 박스카 적분기(a boxcar integrator)(150)를 포함하며, 스위치 S₁ 및 S₂ 는 허용가능한 효율을 갖는 판독 신호의 과도 특성을 다룬다. 지점 1에서, 적분기(150)는 스위치 S₂를 닫아 캐패시터 C_i를 방전시킴으로써 리셋된다. 시간 간격 t_r 후에, 스위치 S₁이 개방되어 적분 결과를 캐패시터 C₁에 저장하며 그 결과를 출력에서 제공한다.

도 11의 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 각 검출기(125)는 브리지의 센서 저항 Rs와 직렬 저항 R_i 간의 노드에 접속된 고 임피던스 입력을 갖는 저 노이즈 증폭기(160)를 포함한다. 스위칭 과도 현상을 피하기 위해, 증폭기(160)는 바람직하게는 도 8를 참조하여 상술된 바와 같이 고속 스위치(130)를 통해 가열 동안 브리지로부터 분리된다. 증폭기(160)로부터의 출력은 상술된 박스카 적분기(150)에서 버퍼링되며 이어서 아날로그 대 디지털 변환기(170)에 의해 디지털화된다. 상기 A/D 변환기(170)의 디지털화된 출력은 버퍼 메모리(180) 내에 저장된다. 32*32 센서 행렬의 경우, 전체 행렬이 32 개의 상기 증폭기 회로를 병렬로 동작시킴으로써 액세스될 수 있으며, 여기서 하나의 증폭기 회로는 각 컬럼 도전체(50)에 할당된다. 이러한 구성과 관련된 문제는 허용가능한 판독 출력을 위해 A/D 변환기(170)에서 요구되는 17 비트의 비교적 넓은 동적 범위이다. 이러한 문제는 다음이 로우가 판독되기 전에 A/D 변환의 완료를 요구함으로써 커진다. 상기 시간 간격은 t_h보다 실질적으로 길어서는 안되며, 32*32 어레이에 대한 최대 멀티플렉싱 레이트에서 0.5 ㎲ 정도로 짧게 되는 것은 가능하다.

도 12는 도 11를 참조하여 상술된 검출기(125)의 수정된 실시예를 도시하며, 여기서 전술한 동적 범위 문제가 두 개의 교대로 활성화되는 박스카 적분기(151,152)를 컬럼 내의 각 센서(10)에 제공함으로써 취급된다. 로우 n이 다루어진다고 가정해보자. 이에 따라, 행 내의 n 번째 센서의 저항 Rs가 검출된다. 또한, 대응하는 적분기(151)가 새로운 데이터로 로딩(loading)된다고 가정해보자. 이전의 판독 사건 동안 획득된 센서(10)로부터의 데이터를 보유하는 대응하는 적분기(152)는 비활성화된다. 데이터 샘플링 후에, 적분기(151,152)의 내용은 감산 회로(180)에 의해 감산된다. 이로써 생성된 차가 A/D 변환기(170)에 의해 디지털화된다. 디지털화된 차는 메모리(180)에 저장된다. 32 개의 멀티플렉싱 단계 이후에, 동일한 센서(10)가 다시 취급되며 이러한 프로세스가 적분기(151,152)가 서로 교환되면서 반복된다. 이러한 프로세스의 순 효과는 데이터가 센서(10)가 취급되는 주파수(가령, 1/(32*t_m))와 동일한 차단 주파수로 고역 통과 필터링된다는 것이다. 이로써, 저주파수 오프셋이 자동적으로 취소되며 이에 따라 보다 작은 수의 비트가 데이터를 표현하는데 필요하게 된다. 또한, 가상적으로, 전체 멀티플렉싱 시간 간격 t_m은 A/D 변환에서 이용 가능한데, 그 이유는 데이터는 각 센서(10)에 대해 적분기(A,B)에 개별적으로 저장되기 때문이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 적분기(151,152)는 가령 전하 결합된 아날로그 시프트 레지스터 또는 "버킷 브리게이드(bucket brigades)"와 같은 상이한 아날로그 메모리 디바이스들로 대체될 수 있다.

도 13의 본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 적분기(150)의 출력은 다른 A/D 변환기(200)에 접속된다. A/D 변환기(200)의 출력은 룩업 테이블(210)에 접속된다. 룩업 테이블(210)의 출력은 디지털 대 아날로그 (D/A) 변환기(220)에 접속된다. D/A 변환기(220)의 출력 및 적분기(150)의 출력은 감산기(190)에 접속된다. 감산기(190)의 출력은 A/D 변환기(170)에 접속된다. A/D 변환기(170)의 출력은 메모리(180)에 접속된다. 여기서, 중요한 사상은 측정된 신호에서 디지털적으로 생성된 보상 전압을 감산하는 것이다. 상기 보상 전압은 A/D 변환기(200)에서 유도된다. A/D 변환기(200)의 분해능은 동적 범위보다 작을 수 있다. 허용가능한 분해능은 가령 전술된 32*32 어레이의 경우 12 비트로 획득될 수 있다. A/D 변환기(200)의 출력의 이동 평균(running average)은 각 센서(10)에 대해 룩 업 테이블(210) 내에 저장된다. 이어서, 상기 이동 평균이 D/A 변환기(220)를 위한 입력 파라미터로서 취해진다. D/A 변환기(220)는 상기 이동 평균에 응답하여 아날로그 오프셋 전압을 생성한다. 바람직하게는 D/A 변환기(220)의 분해능은 A/D 변환기(210)의 분해능과 정합된다. 상기 오프셋 전압이 감산기(190)에 의해 측정된 신호로부터 감산되어 차 신호를 생성한다. 차 신호는 A/D 변환기(170)에 의해 디지털화된 다음에 메모리(180)에 저장된다. 이러한 구성의 이점은 보상 전압이 생성될 수 있는 정확도를 기초로 하여 A/D 변환기(170)에서의 동적 범위를 감소시킬 수 있다는 것이다. 상술된 실시예에서, A/D 변환기(170)에서 8 비트의 분해능으로 충분하다.

도 14는 도 12를 참조하여 상술된 본 발명의 실시예를 수정한 실시예이며, 여기서는, 밸런싱 전압 U_b를 제공하는 출력을 갖는 D/A 변환기(230)를 포함하는 피드백 루프(250)를 통해 저항 브리지가 밸런싱된다. 룩업 테이블(240)은 A/D 변환기(170)의 출력에 접속된다. D/A 변환기(230)로의 입력은 룩업 테이블(240)에 접속된다. 사용 시에, 피드백 루프(250)가 밸런싱 전압 U_b를 조절한다. 이로써, 저 주파수 노이즈 및 계통적 오차를 제거할 수 있다. 동작 시에, 각 센서(10)에 인가될 수 있는 밸런싱 전압 값은 룩업 테이블(240) 내에 저장된다. 센서(10)가 판독에 대해서 활성화된다고 가정해보자. 룩업 테이블(240) 내에 저장된 U_b에 대응하는 값이 바람직하게는 프로그램가능한 이득 증폭기를 통해 상기 브리지에 인가된다. 이어서, 센서(10)의 저항이 전술한 방식으로 감지되며 디지털화된 판독 결과가 메모리(180)에 저장된다. 밸런싱 전압은 U_b로부터 측정된 신호의 일정한 분율을 감산함으로써 갱신된다. 이는 적분 피드백 동작을 제공한다. 32*32 어레이의 경우, 적분 피드백 동작의 시간 상수는 멀티플렉싱 싸이클 시간 32*t_m 및 총 피드백 이득에 의해 결정된다.

샘플링된 시스템에서, U_b의 임시적 발전 결과(temporal evolution)는 연속하여 발전하는 결과와 다르다. 특히, 계속 변동하며 결국에도 불안정한 해(solutions)가 충분하게 높은 이득의 경우에 존재한다. 가령, 도 15에 도시된 샘플링된 선형 시스템을 고려해보자. 피드백 전달 함수는 개별 시간 단계가 인자 k로서 표시되는 다음의 등식에 의해 규정된다.

△U_b(k) = U_b(k) - U_b(k-1) = -A△U(k-1).

폐쇄형 루프 단계 반응 함수가 다음의 관계식에 의해 표현될 수 있으며, 여기서 R_s = dU_s/dl_s 는 센서(10)의 미분 저항값이다.

△U_b(k) = (1-A/(1+R_i/R_s))△U_b(k-1).

이는 다음과 같은 범위로 수렴하는 기하 수열(geometric series)을 효과적으로 규정한다.

0 < A/(1+R_i/R_s) < 2.

이러한 해는 1 보다 큰 스케일된 이득 값에 대해 변동적이며 이러한 변동은 2의 상위 경계 값에 도달할 수록 점점 증가적으로 느리게 감쇠한다. 0 내지 1 간의 스케일된 이득율 값들에 대해, 해는 대략적으로 다음의 시간 상수를 갖는 지수 함수와 같이 정상 상태(steady state)로 수렴하며, 여기서 t₀ 는 샘플링 시간 간격이다.

T = t₀(1+R_i/R_s)/A.

요약하면, 도 16에서, 센서들의 어레이를 판독하는 방법이 제공되며, 상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속된다. 상기 방법은 상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 상기 로우의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하는 단계(300)와, 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스를 인가하는 단계(310)를 포함하는 판독 싸이클을 수행하는 단계와, 상기 판독 펄스 동안 상기 로우 내의 각 센서에 대해 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 단계(320)를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 센서는 열 저항 센서이며, 활성화 펄스는 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항이다. 그러나, 본 발명은 가령 용량성 센서와 같은 다른 타입의 센서에도 동일하게 적용될 수 있다. 적어도 하나의 로우에 대한 판독 싸이클은 다른 로우의 판독 싸이클의 사전결정된 시간 간격 동안 시작된다. 본 발명의 실례는 데이터 저장 시스템을 참조하여 전술되었다. 그러나, 본 발명은 수 많은 다른 애플리케이션을 가질 수 있다. 가령, 본 발명은 토포그래프 시각화에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명은 반도체 디바이스 제조 장치에서 집적 회로를 테스트하기 위한 반도체 토포그래프 시각화에서 특히 적합하다. 본 발명의 실례는 32*32 센서 어레이의 경우에 대해 기술되었다. 하지만, 본 발명은 다른 크기 및 다른 종횡비의 센서 어레이에도 적용될 수 있다.

Claims (24)

1. 센서들의 어레이━상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속됨━를 판독하는 방법에 있어서,

   상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 상기 로우 내의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하는 단계와, 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스를 인가하는 단계를 포함하는 판독 싸이클을 수행하는 단계와,

   상기 판독 펄스 동안 상기 로우 내의 각 센서에 대해 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 단계를 포함하며,

   적어도 하나의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작되는

   센서들의 어레이 판독 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서는 열 저항 센서이며, 상기 활성화 펄스는 상기 로우(row) 내의 상기 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항인

   센서들의 어레이 판독 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   다수의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작되는

   센서들의 어레이 판독 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 판독 싸이클을 로우 순서로 시작하는 단계를 포함하는

   센서들의 어레이 판독 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 판독 펄스와 상기 활성화 펄스는 번갈아서 인가되는

   센서들의 어레이 판독 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   한 그룹의 상기 판독 펄스가 이에 대응하는 한 그룹의 상기 활성화 펄스와 번갈아서 인가되는

   센서들의 어레이 판독 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 로우 내의 각 센서에 대해, 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값들 간의 차를 결정하는 단계를 포함하는

   센서들의 어레이 판독 방법.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 가열 펄스의 진폭은 상기 판독 펄스의 진폭보다 크며,

   상기 가열 펄스의 존속 기간은 상기 판독 펄스의 존속 기간보다 작은

   센서들의 어레이 판독 방법.
9. 센서들의 어레이━상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속됨━를 판독하는 장치에 있어서,

   상기 어레이 내의 각 로우의 센서들에 대해, 판독 싸이클 동안, 상기 로우 내의 센서들을 활성화시키기 위해 활성화 펄스를 상기 대응하는 로우 도전체에 인가하고 상기 활성화 펄스의 에지로부터 사전결정된 시간 간격의 만기 시에 상기 로우 도전체에 판독 펄스를 인가하는 신호 소스와,

   상기 로우 내의 각 센서에 대해, 상기 판독 펄스 동안, 상기 대응하는 컬럼 도전체에 접속되어, 상기 센서의 가변 특성에 의존하는 값을 검출하는 검출기를 포함하며,

   적어도 하나의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작되는

   센서들의 어레이 판독 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 센서는 열 저항 센서이며, 상기 활성화 펄스는 상기 로우(row) 내의 상기 센서를 가열하는 가열 펄스이며, 상기 가변 특성은 저항인

    센서들의 어레이 판독 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    다수의 로우에 대한 상기 판독 싸이클은 다른 로우에 대한 판독 싸이클의 상기 사전결정된 시간 간격 동안 시작되는

    센서들의 어레이 판독 장치
12. 제 9 항 또는 10 항에 있어서,

    상기 신호 소스는 상기 판독 싸이클을 로우 순서로 개시하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 신호 소스는 상기 판독 펄스와 상기 활성화 펄스를 번갈아서 인가하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 신호 소스는 한 그룹의 상기 판독 펄스와 이에 대응하는 한 그룹의 상기 활성화 펄스를 번갈아서 인가하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 검출기는, 상기 로우 내의 각 센서에 대해, 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값들 간의 차를 결정하는 감산기를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 검출기는 연속하는 판독 싸이클 동안 검출된 값을 저장하는 메모리를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 메모리는 아날로그 적분 회로를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 메모리는 룩업 테이블을 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
19. 제 10 항에 있어서,

    상기 검출기는 감지 저항 및 감지 증폭기를 통해 상기 대응하는 컬럼 도전체에 접속되어 상기 감지 저항 양단에서의 전압 강하를 검출하는 밸런싱 전압 소스(a balancing voltage source)를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 검출기는 상기 감지 증폭기의 출력을 저장하는 적분 회로를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 검출기는 상기 적분 회로 내에 저장된 값을 나타내는 디지털 출력을 생성하는 아날로그 대 디지털 변환기와, 상기 디지털 값을 저장하는 메모리를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 검출기는 상기 아날로그 대 디지털 변환기의 출력에 따라 상기 밸런싱 전압 소스의 출력을 변화시키는 피드백 루프를 포함하는

    센서들의 어레이 판독 장치.
23. 데이터 저장 시스템에 있어서,

    열 저항 센서들의 어레이━상기 어레이는 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 로우 도전체(row conductors)를 상기 어레이의 대응하는 로우 내에 구비하고 각각이 상기 센서들에 접속된 한 세트의 컬럼 도전체(column conuctors)를 상기 어레이의 대응하는 컬럼 내에 구비하며, 이로써 각 센서들은 컬럼 도전체와 로우 도전체 사이에서 접속됨━와,

    상기 어레이를 판독하는 제 9 항 및 제 10 항 및 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에서 청구된 장치를 포함하는

    데이터 저장 시스템.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 어레이와 접하고 있는 데이터 저장 매체를 더 포함하는

    데이터 저장 시스템.