DE10157733B4 - Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch - Google Patents
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Abstract
Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer eine dem Gasgemisch ausgesetzte, äußere Pumpelektrode (12) und eine in einem Meßraum (21) angeordnete, innere Pumpelektrode (13) aufweisenden Pumpzelle (11) und mit mindestens einer eine im Meßraum (21) angeordnete Nernstelektrode (25) und eine in einem vom Meßraum (21) getrennten Referenzgaskanal (22) angeordnete Referenzelektrode (16) aufweisenden Konzentrations- oder Nernstzelle (15), die in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet sind, von denen eine obere Schicht (17) auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden (12, 13) trägt, eine mittlere Schicht (18) den Meßraum (21) und den Referenzgaskanal (822) sowie zu der inneren Pumpelektrode (13) und der Nernst- und Referenzelektrode (15, 16) führende, elektrische Zuleitungen (32, 33) enthält und eine untere Schicht (20) ein mit zwei elektrischen Anschlußleitungen (30, 31) in einer Isolierung (23) eingebettetes Heizelement (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32, 33) zu den Elektroden (16, 15) der Nernstzelle (14) in einer zu den Schichten parallelen Ebene parallel nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen (30, 31) des Heizelements (24) verlaufen.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung geht aus von einem Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere von einer planaren Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Bei einem bekannten Sensor dieser Art (
DE 199 41 051 A1 ) verlaufen die Zuleitungen der Konzentrations- oder Nernstzelle beiderseits des Referenzgaskanals in der mittleren Schicht des Schichtverbundes und liegen damit oberhalb der Anschlußleiter des Heizelements. Das Heizelement wird getaktet betrieben, um die Heizleistung regeln zu können. Hierzu ist auf der Niederspannungsseite des Heizelements ein als sog. Low-Side-Schalter bezeichneter elektrischer Halbleiterschalter vorgesehen, der entsprechend der gewünschten Heizleistung aufgesteuert wird, so daß das Heizelement in Zeitintervallen bestromt wird. Das Schalten des Heizelements verursacht durch kapazitive, induktive und resistive Einkopplung in die Nernstzelle Störungen im Ausgangssignal des Sensors. Diese Einkopplungen sind besonders groß, da die Nernstzelle hochohmig ist, der Abstand zwischen Nernstzelle und Heizelement sehr kein ist, mit starker Erwärmung des Bereichs der Zuleitungen die Dielektrizitätszahl εr der Schichten und der Heizelementisolierung stark anwächst und die Zuleitungen der Nernstzelle längs der Zuleitungen des Heizelements verlaufen. - Aus der
DE 198 35 766 C2 ist ein elektrochemischer Sensor bekannt, der eine elektrochemische Zelle enthält. Die elektrochemische Zelle umfasst einen Festelektrolytkörper mit einer ersten und einer zweiten Elektrode. Weiterhin weist der elektrochemische Sensor ein Heizelement auf. Die zu dem Heizelement nächstliegende Elektrode ist auf Masse gelegt, und die mit der Elektrode zusammenwirkende weitere Elektrode ist negativ gepolt. - Der erfindungsgemäße Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 8 hat den Vorteil, daß die angesprochenen Störungen im Ausgangssignal des Sensors weitgehend unterdrückt sind. Bei dem Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird dies dadurch erreicht, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Zuleitungen der Nernstzelle, also der Zuleitung zu der Nernstelektrode einerseits und zu der Referenzelektrode andererseits, in den beiden Zuleitungen in erster Näherung die gleiche Einkopplung entsteht die sich für die Nernstspannung an den Anschlußkontakten kompensiert. Bei dem Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 8 wird dies dadurch erreicht, daß durch die mit Hilfe der Zuleitung zur Nernstelektrode vorgenommene Abschirmung der Zuleitung zur Referenzelektrode in erster Näherung keine Einkopplung in die Referenzelektrode erfolgt.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Nernstzelle hochohmig sein, und es braucht auch keine Rücksicht auf die Erwärmung des Zuleitungsbereichs zur Nernstzelle genommen zu werden. Ein aufwendiger Aufbau einer Potentialausgleichsschicht über dem Heizelement kann entfallen. Die erfindungsgemäße Führung der Zuleitungen, einschließlich der sie ggf. umhüllenden Isolierung, ist problemlos und rationell herstellbar.
- Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Sensors möglich.
- Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
-
1 eine planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine im Schnitt längs der Linie I – I in2 , -
2 einen Schnitt längs der Linie II – II in1 , -
3 einen Schnitt längs der Linie III – III in2 , -
4 einen Schnitt längs der IV – IV in2 , -
5 eine gleiche Darstellung wie in2 der Lambdasonde gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, -
6 einen Schnitt längs der Linie VI – VI in5 , -
7 eine gleiche Darstellung wie in2 einer Lambdasonde gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, -
8 einen Schnitt längs der Linie VIII – VIII in7 , -
9 eine planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel im Schnitt gemäß Linie IX – IX in10 , -
10 einen Schnitt längs der Linie X – X in9 , -
11 einen Schnitt längs der Linie XI – XI in10 , -
12 einen Schnitt längs der Linie XII – XII in10 , -
13 eine gleiche Darstellung wie in10 einer Lambdasonde gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, -
14 einen Schnitt längs der Linie XIV – XIV in13 , -
15 eine gleiche Darstellung einer Lambdasonde wie in10 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, -
16 einen Schnitt längs der Linie XVI – XVI in15 , -
17 eine gleiche Darstellung einer Lambdasonde wie in10 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, -
18 einen Schnitt längs der Linie XVIII – XVIII in17 , -
19 einen Schnitt längs der Linie IXX – IXX in17 . - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- Die in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellte planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine als Beispiel für einen allgemeinen Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch weist in allen Ausführungsbeispielen eine Pumpzelle
11 mit einer äußeren Pumpelektrode12 und einer inneren Pumpelektrode13 sowie eine Konzentrations- oder sog. Nernstzelle14 mit einer Nernstelektrode15 und einer Referenzelektrode16 auf. Pumpzelle11 und Nernstzelle14 sind in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet, von denen eine oberen Schicht17 auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden12 ,13 trägt, eine mittlere Schicht18 einen Meßraum21 und einen mit porösem Zirkondioxid (ZrO2) oder Aluminiumoxid (Al2O3) gefüllten Referenzgaskanal22 enthält und eine untere Schicht20 ein in einer elektrischen Isolierung23 aus Aluminiumoxid (Al2O3) eingebettetes Heizelement24 in Form einer mäanderförrnigen Leiterbahn trägt. Zwischen der mittleren Schicht18 und der unteren Schicht20 .ist noch eine Zwischenschicht19 eingelegt. Die obere Schicht17 , die Zwischenschicht19 und die untere Schicht20 sind als keramische Folien ausgeführt, während die mittlere Schicht18 mittels Siebdruck eines pastösen, keramischen Materials beispielsweise auf der oberen Schicht17 erzeugt wird. Als keramische Komponente des pastösen Materials wird vorzugsweise dasselbe Festelektrolytmaterial verwendet, aus dem auch die die obere Schicht17 , die Zwischenschicht19 und die untere Schicht20 bildenden Folien bestehen. Im folgenden wird die obere Schicht17 Pumpfolie17 , die Zwischenschicht19 Zwischenfolie19 und die untere Schicht20 Heizerfolie20 genannt. Die mittlere Schicht18 wird als Referenzkanalschicht18 bezeichnet. Die integrierte Form des planaren Schichtverbundes wird durch Zusammenlaminieren der mit der Referenzkanalschicht18 bedruckten keramischen Folien und anschließendes Sintern der laminaren Struktur hergestellt. - Als Festelektrolytmaterial wird beispielsweise ein Mischoxid aus Zirkondioxid (ZrO2) und Yttriumoxid (Y2O3) , auch Y2O3-stabilisiertes oder -teilstabilisiertes ZrO2 genannt, verwendet.
- Wie in
1 und2 zu sehen ist sind der Referenzgaskanal22 und der Meßraum21 in der Referenzkanalschicht18 durch eine Trennwand181 , die integraler Bestandteil der Referenzkanalschicht18 ist, voneinander getrennt. Der Meßraum21 ist kreisringförmig ausgeführt und steht über eine Öffnung25 mit dem Abgas in Verbindung. Die Öffnung25 ist in die Pumpfolie17 senkrecht eingebracht. Der Meßraum21 ist gegenüber der Öffnung25 durch eine poröse Diffusionsbarriere26 abgedeckt. Im Meßraum21 ist einerseits die innere Pumpelektrode13 der Pumpzelle11 und andererseits die Nernstelektrode15 der Nernstzelle14 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel die genannten Elektroden13 ,15 ringförmig sind und sich einander mit Abstand gegenüberliegen. Die außen auf die Pumpfolie17 kreisringförmig um die Öffnung25 herum aufgebrachte, äußere Pumpelektrode12 ist von einer porösen Schutzschicht28 bedeckt und durch eine Zuleitung27 kontaktiert, die auf der Oberfläche der Pumpfolie17 aufgebracht ist. - Das als Widerstandsheizer ausgebildete Heizelement
24 ist in die elektrische Isolierung23 eingebettet und wird von der Heizerfolie20 getragen. Die Isolierung23 ist randseitig von einem Festelektrolytsteg29 umschlossen, der auf die Heizerfolie20 oder die Zwischenfolie19 aufgedruckt ist. Das mäanderförmig verlegte Heizelement24 wird über Anschlußleitungen30 ,31 mit einem elektrischen Strom getaktet beaufschlagt, wobei die als breite, flache Leiterbahnen ausgebildete Anschlußleitungen30 ,31 ebenfalls in der Isolierung23 eingebettet sind. - Die Nernstzelle
14 weist eine Zuleitung32 , die die Referenzelektrode16 kontaktiert, und eine Zuleitung33 auf, die die Nernstelektrode15 kontaktiert. Die innere Pumpelektrode13 der Pumpzelle11 ist mit der Zuleitung33 kontaktiert, so daß die Nernstelektrode15 und die innere Pumpelektrode13 auf gleichem Potential liegen. In allen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Lambdasonde verlaufen die Zuleitungen32 ,33 zur Nernstzelle14 in der mittleren Schicht18 , also der Referenzkanalschicht18 . Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Lambdasonde unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der speziellen Führung der Zuleitungen32 ,33 innerhalb der Referenzkanalschicht18 relativ zu den Anschlußleitungen30 ,31 des Heizelements24 . - In den drei in
1 –8 dargestellten Ausführungsbeispielen der Lambdasonde sind die Zuleitungen32 ,33 der Nernstzelle14 in einer zu den Schichten parallelen Ebene parallel nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen30 ,31 des Heizelements24 angeordnet. Beide Zuleitungen32 ,33 sind als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet und in einer Isolierung34 aus Aluminiumoxid (Al2O3) eingebettet. Die Zuleitung32 zur Referenzelektrode16 liegt dabei immer dem Referenzgaskanal22 näher. Alternativ kann die Zuleitung32 auch im Referenzkanal22 selbst verlaufen. - Bei der Lambdasonde gemäß den Ausführungsbeispielen nach
1 –4 einerseits und5 und6 andererseits verlaufen die Zuleitungen32 ,33 der Nernstzelle14 spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu den Schichten17 –20 verlaufenden Mittelebene35 der Anschlußleitung31 des Heizelements24 , und zwar – aufgrund ihrer Anordnung in der Referenzkanalschicht18 – oberhalb der Anschlußleitung31 . Vorzugsweise ist die Anschlußleitung31 die nicht getaktete Anschlußleitung, an der also der zur Steuerung der Heizleistung getaktet gesteuerte Low-Side-Schalter nicht angeschlossen ist. Wie aus4 ersichtlich ist, überdecken die Zuleitungen32 ,33 im Ausführungsbeispiel der1 –4 die Anschlußleitung31 , während – wie aus6 hervorgeht – im Ausführungsbeispiel der5 und6 die Zuleitungen32 ,33 die Anschlußleitung31 . nicht überdecken, sondern als schmale Leiterbahnen beiderseits der Anschlußleitung31 liegen. - Bei dem in
7 und8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Lambdasonde ist jede der Zuleitungen32 ,33 zu den Elektroden16 ,15 der Nernstzelle14 in zwei parallele Zuleitungspfade321 ,322 bzw.331 ,332 aufgeteilt, und jeweils ein Paar Zuleitungspfade321 ,331 bzw.322 ,332 ist einer Anschlußleitung30 bzw.31 zugeordnet. Das der Anschlußleitung30 zugeordnete Zuleitungspfadpaar besteht aus dem Zuleitungspfad321 zur Referenzelektrode16 und dem Zuleitungspfad331 zur Nernstelektrode15 und das der Anschlußleitung31 zugeordnete Paar aus dem Zuleitungspfad322 zur Referenzelektrode16 und dem Zuleitungspfad332 zur Nernstelektrode15 . Jedes Paar Zuleitungspfade321 ,331 bzw.322 ,332 ist wiederum symmetrisch zur Mittelebene35 der zugeordneten, als breite Leiterbahn ausgebildeten Anschlußleitung30 bzw.31 ausgerichtet. Die Zuleitungspfade321 und322 zur Referenzelektrode16 erstrecken sich dabei unmittelbar längs des Referenzkanals22 , liegen also zwischen diesem und den Zuleitungspfaden331 und332 zur Nernstelektrode15 . In dem dargestellten Ausführungsbeispiel überdecken die Zuleitungspfadpaare322 ,332 bzw.321 ,331 die jeweils zugeordnete Anschlußleitung30 bzw.31 . Die Zuleitungspfadpaare322 ,332 bzw.321 ,331 können aber auch wie in6 angeordnet werden, so daß sie als schmale Leiterbahnen beidseitig der zugeordneten Anschlußleitungen liegen. - In den in
9 –19 dargestellten vier Ausführungsbeispielen der Lambdasonde sind die Zuleitungen32 ,3 3 der Nernstzelle14 innerhalb der Referenzkanalschicht18 so angeordnet, daß die Zuleitung33 zur Nernstelektrode15 eine Abschirmung für die Zuleitung32 zur Referenzelektrode16 gegenüber den Anschlußleitungen30 ,31 des Heizelements24 bildet. Die Zuleitungen32 ,33 der Nernstzelle14 und die Anschlußleitungen30 ,31 des Heizelements24 sind auch hier als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet. Die Zuleitung33 zur Nernstelektrode15 ist wiederum zugleich die Zuleitung zur inneren Pumpelektrode13 der Pumpzelle11 . - Im Ausführungsbeispiel gemäß
9 –12 verlaufen die Zuleitungen32 ,33 der Nernstzelle14 parallel übereinander so, daß die Zuleitung33 zur Nernstelektrode15 zwischen der Zuleitung32 zur Referenzelektrode16 und der Anschlußleitung31 des Heizelements24 liegt. Zusätzlich kann an der Zuleitung33 zur Nernstelektrode15 eine Zusatzfläche36 ausgebildet sein, die die Referenzelektrode16 überdeckt. Dadurch wird auch die Referenzelektrode16 selbst gegenüber der Anschlußleitung31 des Heizelements24 abgeschirmt. Wie aus der Schnittdarstellung der12 ersichtlich ist, ist zwischen der Zusatzfläche36 und der Referenzelektrode16 sowie unterhalb der Zusatzfläche36 und oberhalb der Referenzelektrode16 eine Isolation37 aus Aluminiumoxid (Al2O3) angeordnet. - In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß
13 und14 ist die Zuleitung33 zur Nernstelektrode15 in zwei parallele Zuleitungspfade331 ,332 aufgeteilt, von denen jeweils einer oberhalb einer Anschlußleitung30 bzw.31 des Heizelements34 verläuft. Wie aus der Schnittdarstellung in14 ersichtlich ist, befindet sich der Zuleitungspfad332 zur Nernstelektrode15 zwischen der Zuleitung32 zur Referenzelektrode16 und der Anschlußleitung31 des Heizelements24 , während der Zuleitungspfad331 zur Nernstelektrode15 parallel zur Anschlußleitung30 in der Referenzkanalschicht18 verläuft. Sowohl der Zuleitungspfad332 als auch der Zuleitungspfad331 sind symmetrisch zu der zugeordneten Anschlußleitung31 bzw. 30 ausgerichtet. - In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß
15 und16 ist zusätzlich auch die Zuleitung32 zur Referenzelektrode16 in zwei Zuleitungspfade321 und322 unterteilt. Die Zuleitungspfade321 ,322 zur Referenzelektrode16 und die Zuleitungspfade331 ,332 zur Nernstelektrode15 sind symmetrisch angeordnet und jeweils ein Paar aus einem Zuleitungspfad zur Referenzelektrode16 und einem Zuleitungpfade zur Nernstelektrode15 einer Anschlußleitung zugeordnet. Wie aus16 zu ersehen ist, ist der Zuleitungspfad332 zur Nernstelektrode15 zwischen dem Zuleitungspfad322 zur Referenzelektrode16 und der Anschlußleitung31 des Heizelements24 und der Zuleitungspfad331 zur Nernstelektrode15 zwischen dem Zuleitungspfad321 zur Referenzelektrode16 und der Anschlußleitung30 des Heizelements24 angeordnet. - In dem Ausführungsbeispiel der Lambdasonde gemäß
17 –19 wird der Referenzgaskanal22 von der Zuleitung32 der Referenzelektrode16 gebildet, indem die Zuleitung32 aus Elektrodenpaste gefertigt ist, die porös sintert. Die Zuleitung32 ist in einer elektrischen Isolierung34 aus Al2O3 eingebettet, d.h. allseitig von der Isolierung34 umschlossen (18 ). Die Zuleitung32 ist wesentlich schmaler bemessen als die Zuleitung33 der Nernstelektrode15 und mittig zu dieser angeordnet, wobei die Zuleitung33 die beiden Anschlußleitungen30 ,31 des Heizelements24 weitgehend überdeckt. Die Referenzelektrode16 selbst ist mit Ausnahme ihrer an der oberen Schicht17 , also der Pumpfolie17 , anliegenden Oberfläche von einer Isolation37 aus dem gleichen Material wie die Isolierung34 umgeben, so daß sie gegenüber dem unterhalb verlaufenden Abschnitt der Zuleitung33 der Nernsteleketrode15 elektrisch isoliert ist (19 ). Die Zuleitung33 der Nernstelektrode15 benötigt keine Isolierung und liegt unmittelbar auf den Festelektrolyten auf (18 und19 ). - In einer Abänderung der beschriebenen planaren Breitband-Lambdasonden kann die Zwischenschicht
19 im Schichtverbund entfallen, so daß sich eine geringere Dicke der Sonde ergibt oder aber die obere und untere Schicht17 ,20 auf dem gleich dicken Substrat hergestellt werden können.
Claims (22)
- Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer eine dem Gasgemisch ausgesetzte, äußere Pumpelektrode (
12 ) und eine in einem Meßraum (21 ) angeordnete, innere Pumpelektrode (13 ) aufweisenden Pumpzelle (11 ) und mit mindestens einer eine im Meßraum (21 ) angeordnete Nernstelektrode (25 ) und eine in einem vom Meßraum (21 ) getrennten Referenzgaskanal (22 ) angeordnete Referenzelektrode (16 ) aufweisenden Konzentrations- oder Nernstzelle (15 ), die in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet sind, von denen eine obere Schicht (17 ) auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden (12 ,13 ) trägt, eine mittlere Schicht (18 ) den Meßraum (21 ) und den Referenzgaskanal (822 ) sowie zu der inneren Pumpelektrode (13 ) und der Nernst- und Referenzelektrode (15 ,16 ) führende, elektrische Zuleitungen (32 ,33 ) enthält und eine untere Schicht (20 ) ein mit zwei elektrischen Anschlußleitungen (30 ,31 ) in einer Isolierung (23 ) eingebettetes Heizelement (24 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32 ,33 ) zu den Elektroden (16 ,15 ) der Nernstzelle (14 ) in einer zu den Schichten parallelen Ebene parallel nebeneinander und symmetrisch zu mindestens einer der beiden Anschlußleitungen (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) verlaufen. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) und die Anschlußleitungen (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet sind. - Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) zur Nernstzelle (14 ) spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zu den Schichten (17 –20 ) verlaufenden Mittelebene (35 ) der mindestens einen Anschlußleitung (31 ) des Heizelements (24 ) verlaufen. - Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) zur Nernstzelle (14 ) oberhalb der mindestens einen Anschlußleitung (31 ) des Heizelements (24 ), diese mindestens teilweise überdeckend, liegen. - Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) zur Nernstzelle (14 ) oberhalb der mindestes einen Anschlußleitung (31 ) des Heizelements (24 ) beidseitig dieser liegen. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
32 ) der Referenzelektrode (16 ) näher zum Referenzgaskanal (22 ) liegt als die Zuleitung (38 ) der Nernstelektrode (15 ) oder im Referenzgaskanal (22 ) selbst verläuft. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Heizstrom das Heizelement (
24 ) über eine Anschlußleitung getaktet geschaltet wird und daß die nicht geschaltete Anschlußleitung des Heizelements (24 ) die den Zuleitungen (32 ,33 ) zur Nernstzelle (14 ) räumlich zugeordnete Anschlußleitung (31 ) bildet. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Zuleitungen (
32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) in zwei parallele Zuleitungspfade (321 ,322 ,331 ,332 ) aufgeteilt ist und daß jeweils ein Paar von Zuleitungspfaden, das aus einem Zuleitungspfad (331 bzw. 332) zur Nernstelektrode (15 ) und einem Zuleitungspfad (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16 ) besteht, einer Anschlußleitung (30 ,31 ) zugeordnet ist, wobei in jedem Zuleitungspfadpaar die Zuleitungspfade (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16 ) näher zum Referenzgaskanal (22 ) liegen. - Sensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch, insbesondere planare Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer eine dem Gasgemisch ausgesetzte, äußere Pumpelektrode (
12 ) und eine in einem Meßraum (21 ) angeordnete, innere Pumpelektrode (13 ) aufweisenden Pumpzelle (11 ) und mit mindestens einer eine im Meßraum (21 ) angeordnete Nernstelektrode (25 ) und eine in einem vom Meßraum (21 ) getrennten Referenzgaskanal (22 ) angeordnete Referenzelektrode (16 ) aufweisenden Konzentrations- oder Nernstzelle (15 ), die in einem Verbund aus aufeinanderliegenden Festelektrolytschichten ausgebildet sind, von denen eine obere Schicht (17 ) auf voneinander abgekehrten Flächen die Pumpelektroden (12 ,13 ) trägt, eine mittlere Schicht (18 ) den Meßraum (21 ) und den Referenzgaskanal (22 ) sowie zu der inneren Pumpelektrode (13 ) und der Nernst- und Referenzelektrode (15 ,16 ) führende, elektrische Zuleitungen (32 ,33 ) enthält und eine untere Schicht (20 ) ein mit zwei elektrischen Anschlußleitungen (30 ,31 ) in einer Isolierung (23 .) eingebettetes Heizelement (24 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) so angeordnet sind, daß die Zuleitung (33 ) zur Nernstelektrode (15 ) eine Abschirmung für die Zuleitung (32 ) zur Referenzelektrode (16 ) gegenüber den Anschlußleitungen (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) bildet. - Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) und die Anschlußleitungen (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) als breite, flache Leiterbahnen ausgebildet ist. - Sensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) parallel übereinander so verlaufen, daß die Zuleitung (33 ) der Nernstelektrode (15 ) zwischen der Zuleitung (32 ) zur Referenzelektrode (16 ) und der Anschlußleitung (21 ) des Heizelements (24 ) liegt. - Sensor nach einem der Ansprüche 9 – 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
33 ) zur Nernstelektrode (15 ) der Nernstzelle (14 ) eine die Referenzelektrode (16 ) überdeckende Zusatzfläche (36 ) aufweist. - Sensor nach einem der Ansprüche 9 – 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
33 ) zur Nernstelektrode (15 ) in zwei parallele Zuleitungspfade (331 ,332 ) aufgeteilt ist, von denen jeweils einer oberhalb einer Anschlußleitung (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) längs dieser verläuft. - Sensor nach einem der Ansprüche 9 – 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
33 ,32 ) der Nernstzelle (14 ) jeweils in zwei parallele Zuleitungspfade (321 ,322 ,331 ,332 ) aufgeteilt sind und daß die Anordnung der Zuleitungspfade (321 ,322 ,331 ,332 ) so getroffen ist, daß jeweils ein Zuleitungspfad (331 bzw. 332) zur Nernstelektrode (15 ) zwischen einer der beiden Anschlußleitungen (30 ,31 ) des Heizelements (24 ) und einem Zuleitungspfad (321 bzw. 322) zur Referenzelektrode (16 ) liegt. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (
32 ,33 ) der Nernstzelle (14 ) in einer elektrischen Isolierung (34 ) eingebettet sind. - Sensor nach einem der Ansprüche 9 – 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
32 ) der Referenzelektrode (16 ) aus porös gesinterter Elektrodenpaste besteht und zugleich den Referenzgaskanal (22 ) bildet. - Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
33 ) der Nernstelektrode (15 ) wesentlich breiter bemessen ist als die Zuleitung (32 ) der Referenzelektrode (16 ) und daß die Zuleitung (32 ) der Referenzelektrode (16 ) mittig zur Zuleitung (33 ) der Nernstelektrode (15 ) angeordnet ist. - Sensor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (
32 ) der Referenzelektrode (16 ) in einer elektrischen Isolierung (34 ) eingebettet ist. - Sensor nach einem der Ansprüche 16 – 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzelektrode (
16 ) mit Ausnahme ihrer an der oberen Schicht (17 ) anliegenden Oberfläche von einer elektrischen Isolation (37 ) umgeben ist. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nernstelektrode (
15 ) der Nernstzelle (14 ) und die innere Pumpelektrode (13 ) der Pumpzelle (11 ) auf gleichem Potential liegen und die Zuleitung (33 ) zur Nernstelektrode (15 ) zugleich die Zuleitung zur inneren Pumpelektrode (13 ) bildet. - Sensor nach Anspruch 15 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (
34 ) aus Aluminiumoxid (Al2O3) besteht. - Sensor nach einem der Ansprüche 1 – 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Festelektrolytschichten (
17 –20 ) aus einem Mischoxid aus Zirkondioxid (ZrO2) und Yttriumoxid (Y2O3) bestehen.
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