DE19916797A1 - Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen - Google Patents

Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen

Info

Publication number
DE19916797A1
DE19916797A1 DE19916797A DE19916797A DE19916797A1 DE 19916797 A1 DE19916797 A1 DE 19916797A1 DE 19916797 A DE19916797 A DE 19916797A DE 19916797 A DE19916797 A DE 19916797A DE 19916797 A1 DE19916797 A1 DE 19916797A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
housing
opening
sensor element
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19916797A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19916797C2 (de
Inventor
Gerhard Mueller
Thomas Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE19916797A priority Critical patent/DE19916797C2/de
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to EP00938476A priority patent/EP1192459A1/de
Priority to JP2000611069A priority patent/JP2002541477A/ja
Priority to CN00806254A priority patent/CN1347498A/zh
Priority to US09/958,957 priority patent/US6736001B1/en
Priority to KR1020017012942A priority patent/KR20020011379A/ko
Priority to PCT/DE2000/001105 priority patent/WO2000062056A1/de
Publication of DE19916797A1 publication Critical patent/DE19916797A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19916797C2 publication Critical patent/DE19916797C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G19/00—Compounds of tin
    • C01G19/02—Oxides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0039—O3
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02535—Group 14 semiconducting materials including tin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Ein Halbleiter-Gassensor, beispielsweise zur Messung von CO, NO¶x¶, O¶3¶, usw., weist ein beheizbares Sensorelement (1) zur Messung von Gaskonzentrationen auf, sowie ein Gehäuse (2) in dessen Innenraum (20) das Sensorelement (1) angeordnet ist. Das Gehäuse (2) hat eine erste Öffnung (3), die den Innenraum (20) mit dem Außenraum verbindet. In dem Gehäuse (2) sind eine oder mehrere zweite Öffnungen (4a, 4b) angeordnet, die tiefer liegen als die erste Öffnung (3), so daß ein Gasstrom von der zweiten Öffnung (4a, 4b) zur ersten Öffnung (3) durch Konvektion angetrieben wird. Der Halbleiter-Gassensor kann aus Silizium in Mikrotechnologie gefertigt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiter-Gassensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen mit einem Halbleiter-Gassensor.
Die Messung bzw. Analyse von Gasen ist in verschiedenen Bereichen der Technik von großer Bedeutung. Z. B. entstehen bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe Kohlenmonoxid, Stickoxide und Ozon, was eine erhebliche Belastung der Umwelt und des menschlichen Körpers darstellt. Um diese Belastungen zu reduzieren, ist es erforderlich, die bei der Verbrennung entstehenden Gase zu messen bzw. zu analysieren. Insbesondere kann durch eine Messung der Abgase während des Betriebs der Schadstoffausstoß durch entsprechende Rückkopplung reduziert werden.
Eine Möglichkeit zur Gasanalyse bieten Halbleiter-Gassensoren, bei denen eine gassensitive Schicht, die bei Beaufschlagung mit bestimmten Gasen ihren elektrischen Widerstand ändert, auf eine bestimmte Meßtemperatur gebracht wird. Durch Messung des elektrischen Widerstands der sensitiven Schicht bei bestimmten Temperaturen lassen sich unterschiedliche Gaskonzentrationen, beispielsweise von CO, NO, NO2 oder O3 bestimmen. Die gassensitive Schicht ist in den meisten Fällen eine Metalloxidschicht, beispielsweise aus SnO2.
Der Artikel von B. Ruhland et al. "Gas kinetic interactions of nitrous oxides with SnO2 surfaces", Sensors and Actuators B50 (1998) Seite 85 bis 94, zeigt einen derartigen Halbleiter-Gassensor. Bei diesem bekannten Gassensor ist eine dünne Schicht aus SnO2 auf einer Heizstruktur angeordnet. Eine SiO2 Schicht trennt ein Heizelement von der gassensitiven SnO2 Schicht. Die Heizstruktur mit der gassensitiven Schicht ist auf einer Si3N4 Membrane angeordnet, die wiederum auf einem Siliziumsubstrat gelagert ist. Bei der Messung erfolgt die Beaufschlagung der gassensitiven Schicht mit dem Gas durch Diffusion, oder durch Anströmung des Sensorelements. Das Sensorelement mit der gassensitiven Schicht ist in einem Gehäuse angeordnet.
Dabei stellt sich jedoch das Problem, daß die Gasdiffusion zum Sensorelement hin durch die aufsteigende warme Luft bzw. das oberhalb des Sensorelements aufsteigende Gas behindert wird. In dem Gehäuse ergeben sich daher Gasströme, die sich nachteilig auf das Zeitverhalten des Sensors auswirken. Als Ergebnis ergeben sich lange Ansprechzeiten und zum Teil ungenaue Meßergebnisse.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter-Gassensor zu schaffen, der ein verbessertes Zeitverhalten aufweist. Weiterhin soll der Gassensor kompakt ausgestaltet und kostengünstig herstellbar sein. Außerdem soll ein Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen angegeben werden, das ein verbessertes Zeitverhalten zeigt und genaue Messungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Halbleiter-Gassensor gemäß Patentanspruch 1 und das Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen gemäß Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Der erfindungsgemäße Halbleiter-Gassensor umfaßt ein beheizbares Sensorelement zur Messung von Gaskonzentrationen, und ein Gehäuse, in dessen Innenraum das Sensorelement angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung aufweist, die den Innenraum mit dem Außenraum verbindet, und wobei in dem Gehäuse eine oder mehrere zweite Öffnungen angeordnet sind, die tiefer liegen als die erste Öffnung, um einen Gasstrom von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung durch Konvektion anzutreiben. Dadurch werden die Ansprechzeiten verringert, bei einer hohen Meßgenauigkeit und geringem Aufwand.
Die zweiten Öffnungen bzw. Gaseintrittsöffnungen sind vorzugsweise im unteren Teil des Gehäuses an seinen Seitenwänden angeordnet, und die erste Öffnung kann an der Oberseite des Gehäuses angeordnet sein. Vorzugsweise ist die zweite Öffnung bzw. sind die zweiten Öffnungen auf gleicher Höhe oder tiefer als das Sensorelement angeordnet. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Gasströmung im Innenraum des Gehäuses.
Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Silizium in Mikrotechnologie gefertigt. Dabei kann das Sensorelement in zwei Siliziumwannen integriert sein, die übereinander bzw. sich gegenüber liegen, wobei die zweite Öffnung bzw. die zweiten Öffnungen zwischen den gegenseitigen Begrenzungsflächen der Wannen ausgebildet sind. Insbesondere ist die erste Öffnung in der oben gelegenen Siliziumwanne über dem Sensorelement ausgebildet. Vorzugsweise sind die zweiten Öffnungen, welche die Gaseintrittsöffnungen bilden, durch zwischen den Siliziumwannen gelegene Durchgänge oder Kanäle gebildet. Durch diese Bauweise ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung, wobei der Sensor extrem kompakt realisiert werden kann.
In der oder den zweiten Öffnungen bzw. Gaseintrittsöffnungen können durchströmbare Elemente zur Filterung oder Umsetzung des Gases angeordnet sein. Dabei weist das durchströmbare Element an seinen inneren Oberflächen z. B. ein Material auf, daß das hindurchströmende Gas chemisch und/oder katalytisch umsetzt, bevor es zum Sensorelement gelangt. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Sensors für unterschiedliche Gase eingestellt bzw. verändert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen mit einem Halbleiter-Gassensor angegeben, bei dem ein Gasstrom durch ein Gehäuse durch Konvektion angetrieben wird, wobei das Gas das Gehäuse von unten nach oben durchströmt und an einem Sensorelement vorbeigeführt wird, das ein von der Gaskonzentration abhängiges Meßsignal erzeugt.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben, wobei in den Zeichnungen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiter-Gassensors schematisch in einer Schnittansicht zeigt; und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiter-Gassensors schematisch darstellt.
Gemäß Fig. 1 umfaßt der Halbleiter-Gassensor in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Sensorelement 1, das in einem Gehäuse 2 untergebracht ist. An der Oberseite 21 des Gehäuses 2 befindet sich eine Öffnung 3, die den Innenraum 20 des Gehäuses 2 mit außerhalb des Gehäuses gelegenen Bereichen bzw. mit dem Außenraum verbindet. Im unteren Teil des Gehäuses 2 sind weitere Öffnungen 4a, 4b angeordnet. Im Meßbetrieb wird das Sensorelement 1 beheizt, weshalb sich in den darübergelegenen Bereichen die Luft bzw. das Gas erwärmt und aufsteigt. Durch die weiteren Öffnungen 4a, 4b kann das Gas von außen in den Innenraum 20 nachströmen, während es auf der Oberseite durch die Öffnung 3 entweicht. Der Gasstrom durch den Innenraum des Sensors wird durch Konvektion angetrieben.
In der hier gezeigten Ausführungsform sind die weiteren Öffnungen 4a, 4b in den Seitenwänden des Gehäuses 2 in seinem unteren Teil angeordnet. Durch die Konvektion der erwärmten Luft bzw. des aufgeheizten Gases ergibt sich eine Kaminwirkung, die den Gasstrom zum Sensorelement 1 führt. Diese Kaminwirkung wirkt also nicht mehr der Gasdiffusion entgegen, sondern mit dieser zusammen. Durch Ausnutzung der Kaminwirkung wird die Ansprechgeschwindigkeit des Sensors erhöht. Es stellt sich also eine Pumpenwirkung ein, durch die das zu messende Gas aufgrund der Kaminwirkung in das Gehäuse 2 eingesogen wird. Das Gas erreicht aufgrund dieser Pumpenwirkung ungehindert das Sensorelement 1. Reaktionsprodukte, die aufgrund des Sensormechanismus entstehen, werden durch Ausnutzung der Konvektion bzw. der Kaminwirkung und die spezielle Anordnung der Öffnungen 3, 4a, 4b abtransportiert. Dadurch ist das Zeitverhalten des Sensors deutlich verbessert.
Als Sensorelement 1 wird ein bekanntes Sensorelement verwendet, wie es z. B. in dem oben genannten Artikel von B. Ruhland et al ausführlich beschrieben ist. Es umfaßt eine gassensitive Schicht, deren elektrische Leitfähigkeit bzw. Ohm'sche Widerstand sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Gaskonzentration verändert. Hierzu sind Metalloxidschichten, insbesondere aus SnO2 geeignet. An der sensitiven Schicht des Sensorelements 1 sind Mittel zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstands angeordnet, z. B. in Form eines Paares von Kontaktelektroden. Ein Heizelement in Form eines Platin-Heizwiderstands ist über eine SiO2-Schicht bzw. Passivierungsschicht an die sensitive Schicht gekoppelt. Darunter befindet sich eine Trägermembrane aus Si3N4, um die Anordnung zu unterstützen. Die Anordnung ist auf einem Wafer, im vorliegenden Fall auf einem Siliziumsubstrat, gelagert.
Hinsichtlich des weiteren Aufbaus des bekannten Sensorelements 1 sowie seiner Funktionsweise wird ausdrücklich auf den oben genannten Artikel bezug genommen. Jedoch ist auch eine Verwendung anderer bekannter Sensorelemente wie z. B. Dickschichtsensoren möglich, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gas, mit dem sie in Kontakt geraten, ein Meßsignal liefern.
Das Gehäuse 2 ist in der hier gezeigten Ausführungsform aus Metall gefertigt. Es sind aber auch andere Materialien möglich, beispielsweise Silizium.
Der obere Teil des Gehäuses 2 kann auch als abnehmbarer Deckel ausgestaltet sein. Je nach dem Anwendungszweck bzw. dem zu messenden Gas wird die Temperatur des Sensorelements 1 eingestellt. Beispielsweise liegt bei relativ geringen Temperaturen von ca. 50°C bis ca. 200°C eine erhebliche NO2-Empfindlichkeit vor, wohingegen eine geeignete Meßtemperatur für CO beispielsweise im Bereich von 300°C bis 400°C liegt. Durch die unterschiedlichen Empfindlichkeiten bei verschiedenen Temperaturen ist es möglich, verschiedene Gaskomponenten mittels eines Arrays von Sensorelementen 1 zu bestimmen, die im unteren Teil der Kammer 1 angeordnet sind. Andererseits ist es auch möglich, bei der Messung mit dem Sensorelement 1 verschiedene Temperaturbereiche schrittweise einzustellen, um die verschiedenen Gaskomponenten zu ermitteln bzw. zu analysieren.
In den Öffnungen 4a, 4b, die den Gaseinlaß bilden, sind in der bevorzugten Ausführungsform durchströmbare Elemente 5a, 5b angeordnet. Die durchströmbaren Elemente 5a, 5b können, je nach Meßzweck, zur Filterung des Gases und/oder zur chemischen und/oder katalytischen Umsetzung des Gases dienen. Sie sind zu diesem Zweck als Filter ausgestaltet bzw. mit Durchgängen oder Löchern versehen. Auch können sie porös ausgestaltet sein. Durch eine Beschichtung der inneren Oberflächen der durchströmbaren Elemente 5a, 5b mit einem Metalloxid, beispielsweise SnO2, erfolgt eine Reduktion von O3 zu O2, wenn das Gas in das Gehäuse 2 einströmt. Dadurch kann die relativ große O3-Empfindlichkeit, die bei dünnen sensitiven Schichten des Sensorelements 1 auftritt, ausgeglichen bzw. reduziert werden. Andere Beschichtungen, beispielsweise aus oxidierenden Materialien, insbesondere Palladium, bewirken eine Umwandlung von langen, stabilen Molekülen in kürzere Ketten, die besser mit einer dünnen sensitiven Schicht reagieren. In diesem Fall wird die Meßempfindlichkeit erhöht. Je nach Meßzweck sind also unterschiedliche durchströmbare Elemente 5a, 5b in den Öffnungen 4a, 4b angeordnet. Die Öffnungen 4a, 4b können aber auch frei sein, wenn eine Filterung oder Umsetzung von Gaskomponenten beim Eintritt in das Gehäuse 2 nicht erforderlich ist.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei ist das Sensorelement 10 in einem Gehäuse 40 integriert, das aus Silizium gefertigt ist. Das Gehäuse 40 besteht aus einem unteren Teil 40a und einem oberen Teil 40b, die jeweils wannenartig gestaltet sind. Beide Gehäuseteile 40a, 40b sind plattenartig geformt, wobei im mittleren Bereich der jeweiligen Platte eine Aussparung bzw. Ausnehmung 41a, 41b herausstrukturiert ist, um das Sensorelement 10 aufzunehmen. Die beiden Gehäuseteile 40a, 40b liegen so übereinander, daß sich die Aussparungen 41a, 41b gegenüberliegen und so den Innenraum 50 des Gehäuses 40 ausbilden. An einer Oberseite des Gehäuses 40 befindet sich eine Öffnung 30, die den Gasausgang bildet. Zwischen den Gehäuseteilen 40a, 40b sind Durchgänge 60a, 60b in Form von Kanälen ausgebildet. Diese Durchgänge bzw. weiteren Öffnungen 60a, 60b bilden den Gaseingang an den Seiten des Gehäuses 40. Die Ausnehmungen 41a, 41b bzw. Wannen und die Kanäle 60a, 60b lassen sich durch typische Ätztechniken, die in der Silizium-Mikrotechnologie bekannt sind, erzeugen. Dadurch ergibt sich eine besonders kostengünstige Herstellung bei kompakter Bauweise, die für eine Serienfertigung geeignet ist.

Claims (11)

1. Halbleiter-Gassensor, mit einem beheizbaren Sensorelement (1; 10) zur Messung von Gaskonzentrationen, und einem Gehäuse (2; 40), in dessen Innenraum (20; 50) das Sensorelement angeordnet ist,
wobei das Gehäuse (2; 40) eine erste Öffnung (3; 30) aufweist, die den Innenraum (20; 50) mit dem Außenraum verbindet, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Gehäuse (2; 40) eine oder mehrere zweite Öffnungen (4a, 4b; 60a, 60b) angeordnet sind, die tiefer liegen als die erste Öffnung (3; 30), um einen Gasstrom von der zweiten Öffnung zur ersten Öffnung durch Konvektion anzutreiben.
2. Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Öffnungen (4a, 4b) im unteren Teil des Gehäuses (2) an seinen Seitenwänden angeordnet sind, und die erste Öffnung (3) an der Oberseite (21) des Gehäuses (2) angeordnet ist.
3. Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Öffnungen (4a, 4b; 60a, 60b) auf gleicher Höhe oder tiefer als das Sensorelement (1; 10) angeordnet sind.
4. Halbleiter-Gassensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) aus Silizium in Mikrotechnologie gefertigt ist.
5. Halbleiter-Gassensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (10) in zwei Siliziumwannen (40a, 40b) integriert ist, die übereinander liegen, wobei die zweite Öffnung (60a, 60b) zwischen ihren gegenseitigen Begrenzungsflächen ausgebildet ist.
6. Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung (30) in der oben gelegenen Siliziumwanne (40b) über dem Sensorelement (10) ausgebildet ist.
7. Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Öffnungen (60a, 60b) durch zwischen den Siliziumwannen (40a, 40b) gelegene Kanäle gebildet werden.
8. Halbleiter-Gassensor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Öffnung (4a, 4b), die den Gaseingang ermöglicht, ein durchströmbares Element (5a, 5b) zur Filterung und/oder Umsetzung des Gases angeordnet ist.
9. Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 8; dadurch gekennzeichnet, daß das durchströmbare Element (5a, 5b) an seinen inneren Oberflächen ein Material aufweist, daß das hindurchströmende Gas chemisch und/oder katalytisch umsetzt, bevor es zum Sensorelement (10) gelangt.
10. Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen mit einem Halbleiter-Gassensor, dadurch gekennzeichnet, daß durch Konvektion ein Gasstrom durch ein Gehäuse (2; 40) angetrieben wird, wobei das Gas das Gehäuse (2; 40) von unten nach oben durchströmt und an einem Sensorelement (1; 10) vorbeigeführt wird, das ein von der Gaskonzentration abhängiges Meßsignal erzeugt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterung und/oder Umsetzung des Gases erfolgt, bevor es mit dem Sensorelement (1; 10) in Kontakt gerät.
DE19916797A 1999-04-14 1999-04-14 Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen Expired - Fee Related DE19916797C2 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19916797A DE19916797C2 (de) 1999-04-14 1999-04-14 Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen
JP2000611069A JP2002541477A (ja) 1999-04-14 2000-04-11 ケース入り半導体ガスセンサとガス濃度測定方法
CN00806254A CN1347498A (zh) 1999-04-14 2000-04-11 具有壳体的半导体气体传感器和测量气体浓度的方法
US09/958,957 US6736001B1 (en) 1999-04-14 2000-04-11 Device for the non-contact storage of components
EP00938476A EP1192459A1 (de) 1999-04-14 2000-04-11 Halbleiter-gassensor mit gehäuse und verfahren zur messung von gaskonzentrationen
KR1020017012942A KR20020011379A (ko) 1999-04-14 2000-04-11 하우징을 가진 반도체-기체 센서 및 기체 농도의 측정 방법
PCT/DE2000/001105 WO2000062056A1 (de) 1999-04-14 2000-04-11 Halbleiter-gassensor mit gehäuse und verfahren zur messung von gaskonzentrationen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19916797A DE19916797C2 (de) 1999-04-14 1999-04-14 Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19916797A1 true DE19916797A1 (de) 2000-11-23
DE19916797C2 DE19916797C2 (de) 2001-08-16

Family

ID=7904506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19916797A Expired - Fee Related DE19916797C2 (de) 1999-04-14 1999-04-14 Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6736001B1 (de)
EP (1) EP1192459A1 (de)
JP (1) JP2002541477A (de)
KR (1) KR20020011379A (de)
CN (1) CN1347498A (de)
DE (1) DE19916797C2 (de)
WO (1) WO2000062056A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202014005420U1 (de) * 2014-07-02 2014-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Sensorvorrichtung zur Analyse eines Gasgemischs in einem Prozessraum
WO2014187689A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines gasstroms von einem raum zu einem gassensor
DE102014203863A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Sensor-Vorrichtung und Verfahren zur Analyse eines Gasgemischs in einem Prozessraum
DE102017131204A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Tdk Electronics Ag Sensorkomponente und Mobilkommunikationsvorrichtung einschließlich derselben

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7255836B2 (en) * 2003-03-13 2007-08-14 Trustees Of Princeton University Analytical sensitivity enhancement by catalytic transformation
DE102006060113A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Appliedsensor Gmbh Sensor und Herstellungsverfahren eines Sensors
DE102011003291B4 (de) * 2011-01-28 2021-12-30 Robert Bosch Gmbh Betriebsverfahren für einen Gassensor und Gassensor
BR112014000404A2 (pt) * 2011-07-13 2017-02-14 Koninklijke Philips Nv método e aparelho sensor de gases para determinar a concentração de um gás alvo em ar ambiente
GB2500238B (en) * 2012-03-15 2014-04-30 Crowcon Detection Instr Ltd Passively cooled gas detector
US9395344B2 (en) * 2013-02-06 2016-07-19 Veris Industries, Llc Gas sensor with thermal measurement compensation
DE102013204780A1 (de) * 2013-03-19 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Abgasführungselement, Abgasmesseinrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Abgasführungselements
JP6884041B2 (ja) * 2017-06-07 2021-06-09 アルプスアルパイン株式会社 照明一体型ガス検知器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3514830A1 (de) * 1984-04-24 1985-10-31 Hans Hendrik Farum Haraldsted Gasmessgeraet mit erhoehter empfindlichkeit

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3607084A (en) * 1968-12-02 1971-09-21 Sun Electric Corp Combustible gas measurement
EP0095277A3 (de) * 1982-05-26 1984-07-04 City Technology Limited Gasfühler
JPS62170842A (ja) * 1986-01-23 1987-07-27 Ngk Insulators Ltd プロ−ブ発信器
CA1332208C (en) * 1988-11-23 1994-10-04 Franco Consadori Gas sensor
GB9301104D0 (en) * 1993-01-21 1993-03-10 Servomex Plc Sensor for combustible gases
DE4324659C1 (de) * 1993-07-22 1995-04-06 Siemens Ag Sensor mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sensorelement
DE19620180A1 (de) * 1996-05-20 1997-01-23 Ignaz Prof Dr Eisele Reduzierung der Heizleistung von Gassensoren
DE19708770C1 (de) * 1997-03-04 1998-08-27 Siemens Ag Gassensor
JP2000241382A (ja) * 1999-02-22 2000-09-08 Ngk Spark Plug Co Ltd ガスセンサ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3514830A1 (de) * 1984-04-24 1985-10-31 Hans Hendrik Farum Haraldsted Gasmessgeraet mit erhoehter empfindlichkeit

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014187689A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum erzeugen eines gasstroms von einem raum zu einem gassensor
DE102013209469A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen eines Gasstroms von einem Raum zu einem Gassensor
DE102014203863A1 (de) * 2014-03-04 2015-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Sensor-Vorrichtung und Verfahren zur Analyse eines Gasgemischs in einem Prozessraum
DE202014005420U1 (de) * 2014-07-02 2014-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Sensorvorrichtung zur Analyse eines Gasgemischs in einem Prozessraum
US9791426B2 (en) 2014-07-02 2017-10-17 Siemens Aktiengesellschaft Sensor apparatus for analyzing a gas mixture in a process chamber
DE102017131204A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Tdk Electronics Ag Sensorkomponente und Mobilkommunikationsvorrichtung einschließlich derselben
US11549901B2 (en) 2017-12-22 2023-01-10 Tdk Corporation Sensor component and mobile communication device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
US6736001B1 (en) 2004-05-18
CN1347498A (zh) 2002-05-01
EP1192459A1 (de) 2002-04-03
JP2002541477A (ja) 2002-12-03
DE19916797C2 (de) 2001-08-16
WO2000062056A1 (de) 2000-10-19
KR20020011379A (ko) 2002-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69535008T2 (de) Messverfahren zur Bestimmung der NOx Konzentration in einem Gas
DE19916797C2 (de) Halbleiter-Gassensor mit Gehäuse und Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen
DE1809622C2 (de) Meßsonde zum Erfassen von Gasgehalten
DE10106171A1 (de) Gassensor
DE2911317C2 (de) Vorrichtung zur Analyse des Auspuffgases eines Kraftfahrzeugmotors
DE102008041038A1 (de) Gassensor
WO2006027288A1 (de) Sensorelement für partikelsensoren und verfahren zum betrieb desselben
DE19851949C1 (de) Sensor für die Untersuchung von Abgasen und Untersuchungsverfahren
DE19912102A1 (de) Elektrochemischer Gassensor
DE10146321B4 (de) Sensorbaustein mit einem Sensorelement, das von einem Heizelement umgeben ist
DE10245947B4 (de) Mikrogasanalysesystem mit beheizbarem Filter und Verfahren zur Gasanalyse
DE2937089A1 (de) Schutzschild fuer einen fuehler
DE4424342C1 (de) Sensorarray
WO1999014586A1 (de) Gassensor
DE19930636A1 (de) Elektrochemischer Gassensor und Verfahren zur Bestimmung von Gaskomponenten
DE19916798C2 (de) Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor und Verfahren zum Nachweis von Gasen
DE19757112A1 (de) Gassensor
DE10112786A1 (de) In einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine einsetzbares Gasmeßelement
DE4201216C1 (en) Oxygen@ sensor for gas mixt. - measures difference in flow speed in two stream channels etched into wafer substrate by two thermo anemometers
DE19543537C2 (de) Abgassensor und Schaltungsanordnung für den Abgassensor
DE102004048318A1 (de) Sensorelement und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch
WO2018115050A1 (de) Gas-messvorrichtung und gas-messverfahren
DE102021100802A1 (de) Durchflussmesser, verfahren zur durchflussmessung und programm zur durchflussmessung
DE19806308A1 (de) Gassensor zur Sauerstoffmessung mit Verwendung und Meßverfahren
DE19856846B4 (de) Verfahren zur Messung der Konzentration brennbaren Materials in einem Gasstrom mittels eines kalorimetrischen Gassensors

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee