CN111164419B - 气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供消除不同于检测对象气体的气体的影响，测定检测对象气体的浓度的气体传感器。气体传感器具备：第一热敏电阻(Rd1)，其电阻值根据第一气体的浓度以第一灵敏度变化，电阻值根据第二气体的浓度以第二灵敏度变化；第二热敏电阻(Rd2)，其与第一热敏电阻串联连接，电阻值根据第一气体的浓度以第三灵敏度变化，电阻值根据第二气体的浓度以第四灵敏度变化；校正电阻(R1)，其与第一或第二热敏电阻并联连接。根据本发明，第一及第二热敏电阻串联连接，并且通过校正电阻消除与第二气体的浓度相应的第一热敏电阻和第二热敏电阻的连接点的电位变化，因此，不进行运算处理而能简单且高精度地去除第二气体的影响，准确地算出第一气体的浓度。

Description

气体传感器
技术领域
本发明涉及检测气氛中包含的气体的气体传感器，尤其涉及能够消除不同于检测对象气体的气体的影响的气体传感器。
背景技术
气体传感器检测气氛中包含的测定对象气体的浓度，但是有时由于不同于气氛中包含的检测对象气体的气体而使测定值产生误差。专利文献1中公开了一种方法，该方法与检测作为检测对象的氢气体的氢传感器单元不同地设置氧浓度测定部或湿度测定部，根据氧浓度或湿度校正从氢传感器单元获得的信号。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-133401号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在专利文献1中记载的方法中，为了算出气体浓度需要进行运算处理。而且，氧浓度测定部或湿度测定部设置在氢传感器单元的外部，因此，不仅装置整体大型化，而且难以进行准确的校正。
因此，本发明的目的在于，提供不进行运算处理而能够高精度地排除不同于检测对象气体的气体的影响的体传感器。
解决问题的技术手段
本发明的气体传感器，其特征在于，具备：第一热敏电阻，其电阻值根据第一气体的浓度以第一灵敏度变化，电阻值根据第二气体的浓度以第二灵敏度变化；第二热敏电阻，其相对于第一热敏电阻串联连接，电阻值根据第一气体的浓度以低于第一灵敏度的第三灵敏度变化，电阻值根据第二气体的浓度以不同于第二灵敏度的第四灵敏度变化；校正电阻，其相对于第一或第二热敏电阻并联连接，消除与第二气体的浓度相应的第一热敏电阻和第二热敏电阻的连接点的电位变化。
根据本发明，第一及第二热敏电阻串联连接，并且通过校正电阻消除与第二气体的浓度相应的第一热敏电阻和第二热敏电阻的连接点的电位变化，因此，不进行运算处理，就能简单且高精度地去除第二气体的影响，准确地算出第一气体的浓度。
本发明中，也可以是第一热敏电阻由第一加热器被加热到第一温度，第二热敏电阻由第二加热器被加热到不同于第一温度的第二温度。由此，例如可以使第一热敏电阻和第二热敏电阻为彼此相同的结构。
本发明中，也可以是第四灵敏度高于第二灵敏度，校正电阻相对于第二热敏电阻并联连接。由此，第四灵敏度有效地降低，因此，可以与第二灵敏度一致。
本发明中，也可以是将第二灵敏度设为a，第四灵敏度设为b，被加热到第二温度的第二热敏电阻的电阻值设为Rd2时，校正电阻的电阻值R1由R1＝(b/a)×Rd2定义。由此，能够几乎完全去除第二气体的影响。
也可以是本发明的气体传感器还具备配置在第一热敏电阻和第二热敏电阻之间的第三热敏电阻。由此，第一热敏电阻和第二热敏电阻的距离分离，因此可以减小热干涉。
也可以是本发明的气体传感器具备根据从第三热敏电阻供给的温度信号，使供给到第一加热器的第一控制电压及供给到第二加热器的第二控制电压变化的控制部。由此，无论当前环境温度如何，均可以将第一及第二加热器的加热温度设为如设计那样的温度。
也可以是本发明的气体传感器具备：第一加热器，其将第一热敏电阻加热到第一温度；第二加热器，其将第二热敏电阻加热到第二温度；第一放大器，其接收共同控制电压而对第一加热器施加第一控制电压；第二放大器，其接收共同控制电压而对第二加热器施加第二控制电压。由此，能够减少电源电位的变动导致的测定误差。
本发明中，也可以是第三灵敏度为第一灵敏度的1/10以下。由此，可以更准确地算出第一气体的浓度。
本发明中，也可以是第一热敏电阻和第二热敏电阻收纳在相同的封装体内。由此，第一热敏电阻和第二热敏电阻的测定条件一致，因此，可以更准确地去除第二气体的影响。
本发明中，也可以是第一及第二热敏电阻构成热传导式的传感器。热传导式的传感器难以得到高的检测灵敏度，检测误差趋于变大，但是，根据本发明，能够减少不同于检测对象气体的气体所引起的检测误差。
本发明中，也可以是第一气体是CO2气体，第二气体是水蒸气。由此，CO2气体的浓度检测中可以排除湿度的影响。
发明的效果
这样，根据本发明，不进行运算处理而能够高精度地排除不同于检测对象气体的气体的影响。由此，可以高精度地测定检测对象气体的浓度。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的气体传感器10A的结构的电路图。
图2是用于说明传感器部S的结构的俯视图。
图3是沿着图2所示的A-A线的剖视图。
图4是热敏电阻Rd1、Rd2的加热温度和灵敏度的关系的图表。
图5是表示控制电压Vmh1、Vmh2的波形的一个例子的时序图。
图6是表示实测值的图表，(a)表示CO2气体及湿度的变化，(b)表示检测信号Vout1的变化。
图7是表示本发明的第二实施方式的气体传感器10B的结构的电路图。
图8是表示本发明的第三实施方式的气体传感器10C的结构的电路图。
图9是表示本发明的第四实施方式的气体传感器10D的结构的电路图。
图10是用于说明第四实施方式中的传感器部S的结构的俯视图。
图11是沿着图10所示的B-B线的剖视图。
图12是用于说明对温度信号Vout2进行采样的时序的时序图。
图13是表示环境温度和控制电压Vmh1、Vmh2的关系的图表。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的气体传感器10A的结构的电路图。
如图1所示，本实施方式的气体传感器10A具备传感器部S和信号处理电路20。尽管没有特别限定，但本实施方式的气体传感器10A检测气氛中的CO2气体的浓度，如后面所述，能够在硬件上消除湿度引起的测定误差。在本说明书中，有时将检测对象气体称为“第一气体”，作为噪音的气体称为“第二气体”。对于本实施方式而言，第一气体是CO2气体，第二气体是水蒸气。
传感器部S是用于检测作为检测对象气体的CO2气体的浓度的热传导式的气体传感器，具有第一传感器部S1和第二传感器部S2。第一传感器部S1包括第一热敏电阻Rd1及对其加热的第一加热器电阻MH1。同样，第二传感器部S2包括第二热敏电阻Rd2及对其加热的第二加热器电阻MH2。如图1所示，第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2串联连接于被供给电源电位VC的配线和被供给接地电位GND的配线之间。第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2由例如复合金属氧化物、非晶硅、多晶硅、锗等的具有负的电阻温度系数的材料构成。热敏电阻Rd1、Rd2均检测CO2气体的浓度，但如后面所述，动作温度彼此不同。
第一热敏电阻Rd1被第一加热器电阻MH1加热。第一加热器电阻MH1对第一热敏电阻Rd1的加热温度例如是150℃。在对第一热敏电阻Rd1进行了加热的状态下，如果测定气氛中存在CO2气体，则第一热敏电阻Rd1的散热特性根据其浓度而变化。该变化作为第一热敏电阻Rd1的电阻值的变化表现出来。第一热敏电阻Rd1的加热温度是150℃时，第一热敏电阻Rd1的电阻值根据CO2气体的浓度以第一灵敏度变化。第一灵敏度具有能够使第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2的连接点上出现的检测信号Vout1的电位充分变化的灵敏度。
在对第一热敏电阻Rd1进行了加热的状态下，如果测定气氛中存在水蒸气，则第一热敏电阻Rd1的散热特性根据其浓度而变化。在第一热敏电阻Rd1的加热温度是150℃的情况下，第一热敏电阻Rd1的电阻值根据湿度以第二灵敏度变化。
第二热敏电阻Rd2被第二加热器电阻MH2加热。第二加热器电阻MH2对第二热敏电阻Rd2的加热温度例如是300℃。在对第二热敏电阻Rd2进行了加热的状态下，即使测定气氛中存在CO2气体，第二热敏电阻Rd2的电阻值也几乎不变。这是因为，在第二热敏电阻Rd2的加热温度为300℃的情况下，尽管第二热敏电阻Rd2的电阻值根据CO2气体的浓度以第三灵敏度变化，但第三灵敏度大幅低于第一灵敏度，优选为第一灵敏度的1/10以下，更优选为大致零。因此，即使CO2气体的浓度变化，第二热敏电阻Rd2的电阻值也几乎不变。
在对第二热敏电阻Rd2进行了加热的状态下，当测定气氛中存在水蒸气时，第二热敏电阻Rd2的散热特性根据其浓度而变化。在第二热敏电阻Rd2的加热温度为300℃的情况下，第二热敏电阻Rd2的电阻值根据湿度以第四灵敏度变化。第四灵敏度高于上述第二灵敏度。
再有，本实施方式的气体传感器10A具备相对于第二热敏电阻Rd2并联连接的校正电阻R1。如后面所述，为了取消对第一热敏电阻Rd1的湿度的灵敏度(第二灵敏度)和对第二热敏电阻Rd2的湿度的灵敏度(第四灵敏度)的差而设置校正电阻R1。
如上所述，第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2串联连接，从其连接点输出检测信号Vout1。检测信号Vout1被输入到信号处理电路20。
信号处理电路20具备差动放大器21～23、AD转换器(ADC)24、DA转换器(DAC)25、控制部26及电阻R2～R4。差动放大器21是将检测信号Vout1和参考电压Vref相比较，并放大其差的电路。差动放大器21的增益由电阻R2～R4任意地调节。从差动放大器21输出的放大信号Vamp被输入到AD转换器24。
AD转换器24对放大信号Vamp进行数字转换，将其值供给到控制部26。另一方面，DA转换器25具有通过对从控制部26供给的参考信号进行模拟转换，而生成参考电压Vref，并且生成供给到第一及第二加热器电阻MH1、MH2的控制电压VMH1、VMH2的作用。控制电压VMH1经由作为电压跟随器的差动放大器22被施加于第一加热器电阻MH1。同样，控制电压Vmh2经由作为电压跟随器的差动放大器23被施加于第二加热器电阻MH2。
图2是用于说明传感器部S的结构的俯视图。另外，图3是沿着图2所示的A-A线的剖视图。此外，附图是示意性的，为了便于说明，厚度和平面尺寸的关系、设备彼此之间的厚度的比率等在能够获得本实施方式的效果的范围内也可以与现实的结构不同。
传感器部S是根据与CO2气体的浓度相应的散热特性的变化检测气体浓度的热传导式的气体传感器，如图2及图3所示，具备两个传感器部S1、S2和收纳这些传感器部S1、S2的陶瓷封装体51。
陶瓷封装体51是上部开放的箱形壳体，在上部设置有盖52。盖52具有多个通气口53，由此，气氛中的CO2气体能够流入陶瓷封装体51内。此外，考虑附图的观察容易度，在图2中省略盖52。
第一传感器部S1具备：基板31；绝缘膜32、33，其分别形成于基板31的下表面及上表面；第一加热器电阻MH1，其设置在绝缘膜33上；加热器保护膜34，其覆盖第一加热器电阻MH1；第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35，其设置在加热器保护膜34上；热敏电阻保护膜36，其覆盖第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35。
基板31具有适度的机械强度，并且只要是适合蚀刻等的微细加工的材质，没有特别限定，可以使用硅单晶基板、蓝宝石单晶基板、陶瓷基板、石英基板、玻璃基板等。在基板31，为了抑制第一加热器电阻MH1的热向基板31传导，在俯视时与第一加热器电阻MH1重叠的位置设置有腔31a。通过腔31a去除基板31的部分称为膜。如果构成膜，则热容量减小将基板31薄壁化的量，因此，可以以较少的消耗电力进行加热。
绝缘膜32、33由氧化硅或氮化硅等的绝缘材料构成。作为绝缘膜32、33例如使用氧化硅的情况下，可以使用热氧化法或CVD(Chemical Vapor Deposition(化学气相沉积))等的成膜法。绝缘膜32、33的膜厚只要能够确保绝缘性没有特别限制，例如设为0.1～1.0μm左右即可。特别是绝缘膜33也作为在基板31形成腔31a时的蚀刻停止层而使用，因此只要是适合实现该功能的膜厚即可。
第一加热器电阻MH1由电阻率随温度变化的导电性物质构成，优选为由熔点较高的材料构成的金属材料、例如钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)、钽(Ta)、钯(Pd)、铱(Ir)或包含其任意两种以上的合金等。另外，优选为能够进行离子铣削等的高精度的干式蚀刻的导电材质，特别是更优选以耐腐蚀性高的铂(Pt)为主成分。另外，为了提高与绝缘膜33的密接性，优选在Pt的基底形成钛(Ti)等的密接层。
在第一加热器电阻MH1的上部形成加热器保护膜34。作为加热器保护膜34的材料，优选使用与绝缘膜33相同的材料。第一加热器电阻MH1重复产生从室温上升到150℃，再次下降到室温这样的急剧的热变化，因此对绝缘膜33及加热器保护膜34也施加强的热应力，如果持续地接收该热应力，则导致层间剥离或裂缝等的破坏。然而，如果以相同的材料构成绝缘膜33和加热器保护膜34，则两者的材料特性相同，并且密接性强，因此，与使用异种材料的情况相比，不易产生层间剥离或裂缝等的破坏。在使用氧化硅作为加热器保护膜34的材料的情况下，可以通过热氧化法或CVD等的方法成膜。加热器保护膜34的膜厚只要是能够确保第一热敏电阻1及热敏电阻电极35的绝缘的膜厚没有特别限定，例如设为0.1～3.0μm左右即可。
第一热敏电阻Rd1由复合金属氧化物、非晶硅、多晶硅、锗等具有负的电阻温度系数的材料构成，可以使用溅射法，CVD等的薄膜工艺来形成。第一热敏电阻Rd1的膜厚根据作为目标的电阻值进行调整即可，例如使用MnNiCo系氧化物将室温下的电阻值(R25)设定为2MΩ左右时，取决于一对热敏电阻电极35之间的距离，但设定为0.2～1μm左右的膜厚即可。在此，使用热敏电阻作为感温电阻元件，另外，电阻温度系数与铂测温体等相比较大，因此，能够获得高的检测灵敏度。另外，因为是薄膜结构，所以也能够有效地检测第一加热器电阻MH1的发热。
热敏电阻电极35是具有规定的间隔的一对电极，在一对热敏电阻电极35之间设置有第一热敏电阻Rd1。由此，一对热敏电阻电极35之间的电阻值由第一热敏电阻Rd1的电阻值决定。作为热敏电阻电极35的材料，为能够承受第一热敏电阻Rd1的成膜工序及热处理工序等的工艺的导电性物质，优选为熔点较高的材料、例如钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)、钽(Ta)、钯(Pd)、铱(Ir)或包含其任意两种以上的合金等。
第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35被热敏电阻保护膜36覆盖。此外，使具有还原性的材料与第一热敏电阻Rd1接触而成为高温状态时，从热敏电阻夺走氧而引起还原，从而影响热敏电阻特性。为了防止这种情况，作为热敏电阻保护膜36的材料，优选为硅氧化膜等的不具有还原性的绝缘性氧化膜。
如图2所示，第一加热器电阻MH1的两端分别与设置在热敏电阻保护膜36的表面的电极焊盘37a、37b连接。另外，热敏电阻电极35的两端分别与设置在热敏电阻保护膜36的表面的电极焊盘37c、37d连接。这些电极焊盘37a～37d经由接合线55与设置在陶瓷封装体51的封装体电极54连接。封装体电极54经由设置在陶瓷封装体51的背面的外部端子56，与图1所示的信号处理电路20连接。
这样，第一传感器部S1具有第一加热器电阻MH1和第一热敏电阻Rd1层叠在基板31上的结构，因此，由第一加热器电阻MH1产生的热有效地传输到第一热敏电阻Rd1。
同样，第二传感器部S2具备：基板41；分别形成在基板41的下表面及上表面的绝缘膜42、43；设置在绝缘膜43上的第二加热器电阻MH2；覆盖第二加热器电阻MH2的加热器保护膜44；设置在加热器保护膜44上的第二热敏电阻Rd2及热敏电阻电极45；覆盖第二热敏电阻Rd2及热敏电阻电极45的热敏电阻保护膜46。
基板41由与用于第一传感器部S1的基板31相同的材料构成，并且具有相同的结构。即，在俯视时与第二加热器电阻MH2重叠的位置设置有腔41a，由此，抑制第二加热器电阻MH2的热向基板41传导。关于绝缘膜42、43的材料，也与绝缘膜32、33相同，可以使用氧化硅或氮化硅等的绝缘材料。绝缘膜42、43的厚度也与绝缘膜32、33相同。
另外，关于第二加热器电阻MH2、加热器保护膜44、第二热敏电阻Rd2、热敏电阻电极45及热敏电阻保护膜46，具有分别与用于第一传感器部31的第一加热器电阻MH1、加热器保护膜34、第一热敏电阻Rd1、热敏电阻电极35及热敏电阻保护膜36相同的结构。第二加热器电阻MH2的两端分别与设置在热敏电阻保护膜46的表面的电极焊盘47a、47b连接。另外，热敏电阻电极45的两端分别与设置在热敏电阻保护膜46的表面的电极焊盘47c、47d连接。这些电极焊盘47a～47d经由接合线55与设置在陶瓷封装体51的封装体电极54连接。
具有以上结构的传感器部S1、S2均在晶片状态下同时制作多个，通过切割被单片化后，使用模具膏(未图示)固定于陶瓷封装体51。其后，使用引线接合装置将电极焊盘37a～37d、47a～47d和对应的封装体电极54通过接合线55连接。作为接合线55的材料，优选为Au、Al或Cu等低电阻的金属。
最后，使用粘接性树脂(未图示)等，将具有与外部空气的通气口53的盖52固定于陶瓷封装体51。这时，在粘接性树脂(未图示)的固化加热时，粘接性树脂所包含的物质作为气体而产生，但容易通过通气口53释放到封装体外，因此，不会对传感器部S1、S2产生影响。
这样完成的传感器部S经由外部端子56与信号处理电路20或电源连接。另外，校正电阻R1内置于信号处理电路20，或收纳于陶瓷封装体51内，或者设置在安装有信号处理电路20的电路基板上。
以上是本实施方式的气体传感器10A的结构。接下来，对本实施方式的气体传感器10A的动作进行说明。
本实施方式的气体传感器10A是利用CO2气体的热传导率与空气的热传导大幅不同这一点，将CO2气体的浓度所引起的热敏电阻Rd1、Rd12的散热特性的变化作为检测信号Vout1取出。然而，测定气氛的热传导率不仅根据CO2气体的浓度，还根据湿度、即水蒸气的浓度而变化，因此湿度的影响会成为测定误差。因此，本实施方式的气体传感器10A以使第一热敏电阻Rd1的湿度所引起的误差成分和第二热敏电阻Rd2的湿度所引起的误差成分一致的方式，通过调整校正电阻61的电阻值，消除根据湿度的检测信号Vout1的变化。
图4是表示热敏电阻Rd1、Rd2的加热温度和灵敏度的关系的图表。
如图4所示，在热敏电阻Rd1、Rd2的加热温度为150℃以下的情况下，对CO2气体的浓度可得到足够高的灵敏度，另一方面，若加热温度超过150℃则对CO2气体的浓度的灵敏度降低，若加热温度达到300℃则对CO2气体的浓度的灵敏度为大致零。实际上，即使加热温度为300℃也对CO2气体的浓度存在一点点灵敏度，但与加热温度为150℃的情况相比大幅降低，为约1/10以下，因此可以几乎忽略。
考虑到上述点，本实施方式的气体传感器10A通过将第一热敏电阻Rd1加热到150℃而充分地确保对CO2气体的浓度的灵敏度(第一灵敏度)，另一方面，通过将第二热敏电阻Rd2加热到300℃而使对CO2气体的浓度的灵敏度(第三灵敏度)为大致零。于是，第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2串联连接，因此，如果没有湿度的影响，则检测信号Vout1的电平表示CO2气体的浓度。
另一方面，对第一热敏电阻Rd1的加热温度为150℃时的湿度的灵敏度(第二灵敏度)和对第二热敏电阻Rd2的加热温度为300℃时的湿度的灵敏度(第四灵敏度)互不相同。具体地，第二灵敏度为约120μV/％RH，相对于此，第四灵敏度为约200μV/％RH。因此，仅将第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2单单串联连接，湿度的影响会反映到检测信号Vout1。
因此，本实施方式的气体传感器10A以消除与湿度相应的检测信号Vout1的变化的方式，将校正电阻R1相对于第二热敏电阻Rd2并联连接。在此，将第二灵敏度设为a，第四灵敏度设为b，被加热到300℃的第二热敏电阻Rd2的电阻值设为Rd2时，通过将校正电阻R1的电阻值设定为：
R1＝(b/a)×Rd2
而可以几乎消除与湿度相应的检测信号Vout1的变化。应用于上述例子时，则设定为
R1＝(200/120)×Rd2＝(5/3)×Rd2即可。
由此，湿度对第一热敏电阻Rd1赋予的影响和对第二热敏电阻Rd2赋予的影响在实效上一致，所以即使湿度变化检测信号Vout1也不会变化。因此，检测信号Vout1的电平由CO2气体的浓度决定。
图5是表示控制电压Vmh1、Vmh2的波形的一个例子的时序图。如图5所示，在本实施方式中，通过同时将控制电压Vmh1和控制电压Vmh2设为有效电平，从而同时加热第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2。于是，如果在激活控制电压Vmh1、Vmh2的时刻采样检测信号Vout1，则不进行用于消除湿度的影响的运算处理，而能够测定CO2气体的浓度。
图6是表示实测值的图表，(a)表示CO2气体及湿度的变化，(b)表示检测信号Vout1的变化。如图6所示，可知在没有使用校正电阻R1的情况下，检测信号Vout1的电平根据湿度变化较大，相对于此，若使用校正电阻R1，则从检测信号Vout1几乎完全消除湿度的影响。
这样，本实施方式的气体传感器10A串联连接加热温度不同的两个热敏电阻Rd1、Rd2，并且将校正电阻R1相对于第二热敏电阻Rd2并列连接，因此，第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2的连接点上出现的检测信号Vout1的电平不受湿度的影响，能够准确地表示CO2气体的浓度。因此，不进行用于消除湿度的影响的运算处理，而能够直接测定CO2气体的浓度。
图7是表示本发明的第二实施方式的气体传感器10B的结构的电路图。
如图7所示，本实施方式的气体传感器10B与图1所示的第一实施方式的气体传感器10A的不同点在于，共同控制电压Vmh被共同供给到差动放大器22、23，并且差动放大器23未与电压跟随器连接，使用电阻R5～R7调节增益。其他结构与第一实施方式的气体传感器10A相同，因此，对相同的要素添加相同的符号，省略重复的说明。
电阻R5～R7是用于调节差动放大器23的增益的要素，例如通过将这些电阻值设定为
R5＝R6＝R7，
而可以设为Vmh2＝2×Vmh1。即，使用共同控制电压Vmh而能够产生互不相同的两个控制电压Vmh1、Vmh2。
由此，例如即使共同控制电压Vmh的电平根据电源电位的变动而暂时变化，控制电压Vmh1、Vmh2双方与共同控制电压Vmh连动而同时变动，所以控制电压Vmh1、Vmh2的变动导致的影响抵消。因此，即使共同控制电压Vmh变动，检测信号Vout1的电平也基本上不变化。因此，根据本实施方式，可以更稳定地测定CO2气体的浓度。
图8是表示本发明的第三实施方式的气体传感器10C的结构的电路图。
如图8所示，本实施方式的气体传感器10C与图7所示的第二实施方式的气体传感器10B的不同点在于，校正电阻R1相对于第一热敏电阻Rd1并联连接。其他结构与第二实施方式的气体传感器10B相同，因此，对相同的要素添加相同的符号，省略重复的说明。
如本实施方式所例示的那样，在对第一热敏电阻Rd1的湿度的灵敏度(第二灵敏度)高于对第二热敏电阻Rd2的湿度的灵敏度(第四灵敏度)的情况下，为了有效地降低第二灵敏度，将校正电阻R1相对于第一热敏电阻Rd1并联连接即可。
图9是本发明的第四实施方式的气体传感器10D的结构的电路图。
如图9所示，本实施方式的气体传感器10D与图1所示的第一实施方式的气体传感器10A的不同点在于，在传感器部S3追加作为温度传感器的第三传感器部S3及电阻R8。第三传感器部S3由第三热敏电阻Rd3构成，在被供给电源电位Vcc的配线和被供给接地电位GND的配线之间串联连接有第三热敏电阻Rd3和电阻R8。从第三热敏电阻Rd3和电阻R8的连接点输出温度信号Vout2。温度信号Vout2被供给到AD转换器24。其他电路结构与第一实施方式的气体传感器10A相同，因此，对相同的要素添加相同的符号，省略重复的说明。
图10是用于说明本实施方式中的传感器部S的结构的俯视图。另外，图11是沿着图10所示的B-B线的剖视图。此外，附图是示意性的，为了便于说明，厚度和平面尺寸的关系、设备彼此之间的厚度的比率等在能够获得本实施方式的效果的范围内也可以与现实的结构不同。
如图10及图11所示，在本实施方式中，在第一传感器部S1和第二传感器部S2之间配置有第三传感器部S3。尽管没有特别限定，但在本实施方式中在单一基板61上集成有三个传感器部S1～S3。在基板61形成有与三个传感器部S1～S3对应的三个腔61a～61c。
基板61具备绝缘膜62、63、加热器保护膜64、在与腔61c重叠的位置上设置在加热器保护膜64上的第三热敏电阻Rd3及热敏电阻电极65、覆盖第一热敏电阻Rd1～Rd3及热敏电阻电极34、45、65的保护膜66。如图10所示，构成第三传感器部S3的热敏电阻电极65的两端分别与设置在热敏电阻保护膜66的表面的电极焊盘67a、67b连接。这些电极焊盘67a、67b经由接合线55与设置在陶瓷封装体51的封装体电极54连接。其他基本结构与图2及图3所示的结构相同，因此，对相同的要素添加相同的符号，省略重复的说明。
以上是本实施方式的气体传感器10D的结构。这样，本实施方式的气体传感器10D中，三个传感器部S1～S3集成在一个基板61，因此，不增加部件数量，而能够追加作为温度传感器的第三传感器部S3。而且，通过将第三传感器部S3配置于中央，能够使第一传感器部S1和第二传感器部S2的距离分离，所以可以减小相互的热干涉。即，第一传感器部S1和第二传感器部S2的加热温度互不相同，并且同时被加热，所以若两者的距离近，则可能会产生热干涉。然而，在本实施方式中，在第一传感器部S1和第二传感器部S2之间配置第三传感器部S3，因此，第一传感器部S1和第二传感器部S2之间的热干涉减小，能够更准确地测定。
图12是用于说明对温度信号Vout2进行采样的时序图。如图12所示，在本实施方式中，通过同时将控制电压Vmh1和控制电压Vmh2设为有效电平，同时加热第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2。于是，在激活控制电压Vmh1、Vmh2的时刻采样检测信号Vout1，并且在激活控制电压Vmh1、Vmh2之前的时刻采样温度信号Vout2。由此，不受第一及第二加热器电阻MH1、MH2的加热的影响，通过第三传感器部S3能够准确地测定环境温度。
温度信号Vout2被供给到图9所示的AD转换器24。对供给到AD转换器24的温度信号Vout2进行数字转换，供给到控制部26。在控制部26的内部存储有表示环境温度和控制电压Vmh1、Vmh2的关系的数学式或表格，由此，校正控制电压Vmh1、Vmh2。图13是表示环境温度和控制电压Vmh1、Vmh2的关系的图表。如图13所示，控制部26校正控制电压Vmh1、Vmh2，以使环境温度越高控制电压Vmh1、Vmh2的电平越下降。这样，根据由温度信号Vout2得到的当前的环境温度，通过使控制电压Vmh1、Vmh2的电平变化，无论当前环境温度如何，均可以将第一及第二加热器电阻MH1、MH2的加热温度设为如设计那样的温度。
如以上所说明的那样，本实施方式的气体传感器10D不仅根据温度信号Vout2校正控制电压Vmh1、Vmh2，而且在第一传感器部S1和第二传感器部S2之间配置第三传感器部S3，因此，第一传感器部S1和第二传感器部S2之间的热干涉减小。由此，可以更准确地测定CO2气体的浓度。
而且，第三传感器部S3配置在与第一传感器部S1和第二传感器部S2相同的芯片上，所以可以通过第三传感器部S3测定与第一传感器部S1和第二传感器部32所接收的环境温度大致相等的环境温度。由此可以进行非常准确的温度测定，所以可以几乎按照设计设定第一及第二加热器电阻MH1、MH2的加热温度。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更，这些不用说也包含于本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，以第一气体是CO2气体，第二气体是水蒸气的情况为例进行了说明，但本发明不限于此。另外，本发明中使用的传感器部不必须是热传导式的传感器，也可以是接触燃烧式等其他方式的传感器。
符号的说明
10A～10D 气体传感器
20 信号处理电路
21～23 差动放大器
24 AD转换器
25 DA转换器
26 控制部
31、41、61 基板
31a、41a、61a～61c 腔
32、33、42、43、62、63 绝缘膜
34、44、64 加热器保护膜
35、45、65 热敏电阻电极
36、36、66 热敏电阻保护膜
37a～37d、47a～7d、67a、67b 电极焊盘
51 陶瓷封装体
52 盖
53 通气口
54 封装体电极
55 接合线
56 外部端子
MH1、MH2 加热器电阻
R1 校正电阻
R2～R8 电阻
Rd1、Rd3 热敏电阻
S 传感器部
S1 第一传感器部
S2 第二传感器部
S3 第三传感器部。

Claims (7)

1.一种气体传感器，其特征在于，
具备：
第一热敏电阻，其电阻值根据第一气体的浓度以第一灵敏度变化，且电阻值根据第二气体的浓度以第二灵敏度变化；
第二热敏电阻，其相对于所述第一热敏电阻串联连接，电阻值根据所述第一气体的浓度以低于所述第一灵敏度的第三灵敏度变化，且电阻值根据所述第二气体的浓度以不同于所述第二灵敏度的第四灵敏度变化；
第三热敏电阻；
校正电阻，其相对于所述第一或第二热敏电阻并联连接，消除与所述第二气体的浓度相应的所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻的连接点的电位变化；
第一加热器，其将所述第一热敏电阻加热到第一温度；
第二加热器，其将所述第二热敏电阻加热到不同于所述第一温度的第二温度；
控制部，其根据从所述第三热敏电阻供给的温度信号，使共同控制电压变化；
第一放大器，其接收所述共同控制电压而对所述第一加热器施加第一控制电压；
第二放大器，其接收所述共同控制电压而对所述第二加热器施加第二控制电压，
所述第一及第二加热器根据所述共同控制电压而同时开始加热，并且根据所述共同控制电压而同时停止加热，
所述第一、第二及第三热敏电阻以在所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻之间配置有所述第三热敏电阻的方式集成于单一基板上。
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述第四灵敏度高于所述第二灵敏度，所述校正电阻相对于所述第二热敏电阻并联连接。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，
将所述第二灵敏度设为a，所述第四灵敏度设为b，被加热到所述第二温度的所述第二热敏电阻的电阻值设为Rd2时，所述校正电阻的电阻值R1由R1＝(b/a)×Rd2定义。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述第三灵敏度为所述第一灵敏度的1/10以下。
5.根据权利要求1～3的任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述第一热敏电阻和所述第二热敏电阻收纳在相同的封装体内。
6.根据权利要求1～3的任一项所述的气体传感器，其特征在于，
所述第一及第二热敏电阻构成热传导式的传感器。
7.根据权利要求6所述的气体传感器，其特征在于，
所述第一气体是CO2气体，所述第二气体是水蒸气。
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