CN204925021U - 片式氮氧化物传感器的敏感元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种片式氮氧化物传感器的敏感元件，由敏感层A、参比层B、加热层C组成，其特征在于：敏感层A由敏感层底层基片、敏感层中间层基片、敏感层顶层基片组成，主泵外电极布置在敏感层顶层基片上，主泵外电极上覆盖主泵外电极保护层，敏感层中间层基片前端开有4个腔室，主泵内电极和辅泵内电极布置在敏感层中间层基片与敏感层顶层基片之间，底层主泵内电极、底层辅泵内电极、检测电极布置在敏感层底层基片和敏感层中间层基片之间；其能使敏感元件上涂印的加热电阻头部有效加热区域面积更大，升温更快，发热均匀，减少热应力冲击的片式氮氧化物传感器的敏感元件。

Description

片式氮氧化物传感器的敏感元件

技术领域

本实用新型涉及一种片式氮氧化物传感器的敏感元件，属于片式氮氧化物传感器技术领域。

背景技术

氮氧化物NOX（NO和NO₂）是大气的主要污染物之一，主要危害包括引发人类呼吸道疾病，形成酸雨和化学烟雾，破坏环境等。汽车尾气的排放是氮氧化物主要来源之一，因此对尾气中NOX浓度的检测就显得十分重要。

现有的汽车尾气NOX传感器为多层陶瓷共烧结的叠成体，需要被加热到700摄氏度以上才能正常工作。为加快传感器的起燃时间，一般采取将加热电极和测温电极直接制作在敏感元件内部的方法。专利US2009/0242400A1，提出了一种，将加热电极和测温电极设置在同一陶瓷基板的上面，加热线的分布受到三条导线的影响，加热线间距不能均匀分布。如果增大头部加热区域的电阻占整个电阻的比值，头部的加热效率会更高，升温更加迅速。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种片式氮氧化物传感器的敏感元件，其能使敏感元件上涂印的加热电阻头部有效加热区域面积更大，升温更快，发热均匀，减少热应力冲击的片式氮氧化物传感器的敏感元件。

本实用新型的技术方案是这样实现的：片式氮氧化物传感器的敏感元件，由敏感层A、参比层B、加热层C组成，其特征在于：敏感层A由敏感层底层基片、敏感层中间层基片、敏感层顶层基片组成，主泵外电极布置在敏感层顶层基片上，主泵外电极上覆盖主泵外电极保护层，敏感层中间层基片前端开有4个腔室，主泵内电极和辅泵内电极布置在敏感层中间层基片与敏感层顶层基片之间，底层主泵内电极、底层辅泵内电极、检测电极布置在敏感层底层基片和敏感层中间层基片之间；

参比层B由参比层底层基片和参比层顶层基片组成，参比层顶层基片开有参比层腔室，参比电极布置在参比层顶层基片上；

加热层C由加热层底层基片和加热层顶层基片组成，加热电极夹在下绝缘层和上绝缘层之间然后布置在加热层顶层基片上，加热电极前端为加热区域，后端为电极上导线和测温电极，电极下导线布置在加热层底层基片和加热层顶层基片之间，加热层顶层基片前端开有顶层基片前通孔，加热层顶层基片后端开有顶层基片后通孔，通孔直径为0.2-0.5mm，加热层底层基片后端开有两个底层基片通孔，通孔直径为0.2-0.5mm，加热电极通过顶层基片前通孔与电极下导线前端连接，电极下导线后端通过底层基片通孔与加热层底层基片底层的引脚连接，加热电极的电极上导线和测温电极通过顶层基片后通孔和底层基片通孔与加热层底层基片底层的引脚连接。

所述的加热电极为四方渐开线形的发热线，发热线的宽度是导线宽度的20%～50%，发热线的线间距相同。

本实用新型的积极效果是其能使敏感元件上涂印的加热电阻头部有效加热区域面积更大，升温更快，发热均匀，减少热应力冲击的片式氮氧化物传感器的敏感元件。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的加热电极局部结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：如图1、2所示，片式氮氧化物传感器的敏感元件，由敏感层A、参比层B、加热层C组成，其特征在于：敏感层A由敏感层底层基片3、敏感层中间层基片2、敏感层顶层基片1组成，主泵外电极8布置在敏感层顶层基片1上，主泵外电极8上覆盖主泵外电极保护层8-1，敏感层中间层基片2前端开有4个腔室13，主泵内电极9和辅泵内电极10布置在敏感层中间层基片2与敏感层顶层基片1之间，底层主泵内电极14、底层辅泵内电极15、检测电极11布置在敏感层底层基片3和敏感层中间层基片2之间；

参比层B由参比层底层基片5和参比层顶层基片4组成，参比层顶层基片4开有参比层腔室17，参比电极12布置在参比层顶层基片4上；

加热层C由加热层底层基片7和加热层顶层基片6组成，加热电极19夹在下绝缘层20和上绝缘层18之间然后布置在加热层顶层基片6上，加热电极19前端为加热区域21，后端为电极上导线22和测温电极16，电极下导线23布置在加热层底层基片7和加热层顶层基片6之间，加热层顶层基片6前端开有顶层基片前通孔24，加热层顶层基片6后端开有顶层基片后通孔25，通孔直径为0.2-0.5mm，加热层底层基片7后端开有两个底层基片通孔26，通孔直径为0.2-0.5mm，加热电极19通过顶层基片前通孔24与电极下导线23前端连接，电极下导线23后端通过底层基片通孔26与加热层底层基片7底层的引脚连接，加热电极19的电极上导线22和测温电极16通过顶层基片后通孔25和底层基片通孔26与加热层底层基片7底层的引脚连接。

所述的加热电极19为四方渐开线形的发热线，发热线的宽度是导线宽度的20%～50%，发热线的线间距相同。

电极上导线22与加热线端点相连且均设置在加热层顶层基片6正面，电极上导线22通过顶层基片后通孔25和底层基片通孔26被引到加热层底层基片7的背面引脚，电极下导线23设置在加热层顶层基片6的反面，且通过加热层顶层基片6上的第一通孔24与加热线另一端点相连。电极下导线23加热区域的四方渐开线形的发热线的宽度是导线宽度的三分之一，电极下导线23通孔通过底层基片通孔26被引到加热层底层基片7的背面引脚，通孔的直径为0.2微米。通孔内填充导通材料铂。

如图2所示，在加热区域21内的加热线采用四方渐开线形，这一段四方渐开线形线长比传统结构的加热区域内的线长增加了50%，片式氮氧化物传感器的敏感元件烧结成型后，测得常温下加热区域所占电阻比值由原来的30%提高到了40%以上。

如图2所示，因为四方渐开线形的发热线的线间距a是相同的。所以加热区域散热比较均匀，给片式氮氧氧化物的敏感元件烧结后样件施加电压进行加热，测得片芯到达700度的时间比原来算短了40%，并且没有片芯因为受高温冲击开裂的现象发生。

Claims (2)

1.片式氮氧化物传感器的敏感元件，由敏感层A、参比层B、加热层C组成，其特征在于：敏感层A由敏感层底层基片、敏感层中间层基片、敏感层顶层基片组成，主泵外电极布置在敏感层顶层基片上，主泵外电极上覆盖主泵外电极保护层，敏感层中间层基片前端开有4个腔室，主泵内电极和辅泵内电极布置在敏感层中间层基片与敏感层顶层基片之间，底层主泵内电极、底层辅泵内电极、检测电极布置在敏感层底层基片和敏感层中间层基片之间；

参比层B由参比层底层基片和参比层顶层基片组成，参比层顶层基片开有参比层腔室，参比电极布置在参比层顶层基片上；

加热层C由加热层底层基片和加热层顶层基片组成，加热电极夹在下绝缘层和上绝缘层之间然后布置在加热层顶层基片上，加热电极前端为加热区域，后端为电极上导线和测温电极，电极下导线布置在加热层底层基片和加热层顶层基片之间，加热层顶层基片前端开有顶层基片前通孔，加热层顶层基片后端开有顶层基片后通孔，通孔直径为0.2-0.5mm，加热层底层基片后端开有两个底层基片通孔，通孔直径为0.2-0.5mm，加热电极通过顶层基片前通孔与电极下导线前端连接，电极下导线后端通过底层基片通孔与加热层底层基片底层的引脚连接，加热电极的电极上导线和测温电极通过顶层基片后通孔和底层基片通孔与加热层底层基片底层的引脚连接。

2.根据权利要求1中所述的片式氮氧化物传感器的敏感元件，其特征在于所述的加热电极为四方渐开线形的发热线，发热线的宽度是导线宽度的20%～50%，发热线的线间距相同。