DE2062574C3 - Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Gasfühlers - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen GasfühlersInfo
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Description
Silikathydrosol getränkt und dann erhitzt, um das angegebene Lösung eingetaucht und anschließend in
Silikathydrosol in Silikagel umzuwandeln. Der resul- der beschriebenen Weise langsam auf 600° C erhitzt,
tierende Gasfühler ist fest, hart und widerstnndsfähig Nach dem Abkühlen in Luft hat der Körper 1 eine
gegen Vibration, Stoß, Verkralzung und andere sehr hohe mechanische Festigkeit und eine wesent-
Umweltseinflüsse. 5 i;ch höhere Gas- bzw. Rauchempfindlichkeit als vor-
Im folgenden werden einig·. Durchführungen des her.
Verfahrens gemäß der Erfindung an Hand der Zeich- In Fig. 2 ist ein Gasfühler besonders kleiner
nungen näher erläutert, es zeigt Abmessungen dargestellt, der sich besonders für
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines tragbare Spürgeräte eignet, die wenig Strom ver-
ersten Ausführungsbcispiels eines Gasfühlers, der io brauchen und durch eine Batterie gespeist werden
gemäß der Erfindung hergestellt ist, können. Der in Fig. 2 dargestellte Gasfühler ent-
Fig. 2 eine schcmalischc Schnittansicht eines hält im Gegensatz zu dem Gasfühler gemäß Fi g. 1
zweiten Ausführungsbeispiels und keinen Abstandshalter. Da der Körper 1 wegen des
Fig. 3 ein Schaltbild eines Gas- oder Rauchmel- Fehlens des Abstandshalters 4 beim Sintern frei
ders, der einen Gasfühler gemäß Fig. 1 enthält. 15 schrumpfen kann, können auch die bei Fig. 1 zum
Der in Fig. 1 dargestellte Gasfühler enthält einen Verhindern des Springens verwendeten Teilchen 6
Halbleiterkörper 1, zwei in diesen eingebettete Elek- weggelassen werden. Die Elektroden bestehen bei
troden 2 und 3 sowie einen zwischen den Elektroden dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vorzugsangeordneten
Abstandshalter 4. L-er Halbleitcrkör- weise aus verdrehtem oder verseiltem feinen GoIdper
1 besteht aus einem gas- und rauchempfindlichen 20 draht. Gasfühler dieser Art lassen sich ohne
halbleitenden Metalloxid 5 und Teilchen 6, wie Alu- Schwierigkeiten mit einem Durchmesser von weniger
miniumoxid- oder Quarzpulver, die ein Springen des als 1 mm herstellen. Zur Herstellung kann man die
Körpers 1 verhindern sollen. Die Elektroden 2 oben beschriebenen Halbleiter- und Tränkmateria-
und 3 sind gerade oder gewendelte Drähte aus Gold, lien verwenden und in der angegebenen Weise verPlatin,
Iridium, Palladium, Nickel, Chrom oder 25 fahren.
einer Legierung zweier oder mehrerer dieser Metalle. Ein Gasfühler gemäß Fig. 1, der in der oben
Im Prinzip können die Elektroden 2 und 3 ver- beschriebenen Weise hergestellt worden war, wurde
schieden geformt sein und aus verschiedenen Mate- mit einem entsprechenden Gasfühler, der nicht mit
rialien bestehen, zweckmäßigerweise sind jedoch dem Silikathydrosol getränkt worden war, in der
Material und Form der Elektroden gleich. Bei dem 30 Schaltung gemäß Fig. 3 verglichen. Die Schaltung
in Fig. 1 dargestellten Beispiel bestehen beide Elek- enthält einen Transformator 7, dessen Primärwick-
troden 2 und 3 aus einem 0,09 mm dicken Draht lung z.B. an ein Wechselstromnetz von 100 V ange-
aus einer 80% Pd und 20 %> Ir enthaltenden Pal- schlossen ist. Die Enden der einen Elektrode 2 des
ladium-Iridium-Legierung, mit einem gewendelten Gasfühlers 1 sind mit dem einen Ende und einem
Teil, der zwölf Windungen mit einem Innendurch- 35 Abgriff einer Sekundärwicklung des Transforma-
messer von 0,6 mm aufweist. Der Widerstand einer tors 7 verbunden, deren anderes Ende über einen
gewendelten Elektrode beträgt 2 Ω. Der Abstands- Summer 8 an das eine Ende der anderen Elektrode 3
halter 4 kann aus Keramik oder Glas bestehen, und angeschlossen ist. Das andere Ende der Elektrode 3
hat bei diesem Beispiel die Form eines 1,5 χ bleibt frei. Der Summer hatte eine Impedanz von
2x3 mm großen rechteckigen Parallelepipeds. 40 4 kQ und seine Ansprechspannung wurde auf
Zur Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Gas- 40V eingestellt. Der Transformator7 lieferte an
fühlers werden die Elektroden 2 und 3 an die beiden die Elektrode 2 eine Heizspannung von 1 V und
Seiten des Abstandshalters 4 angelegt und durch zwischen den Enden der Sekundärwicklung eine
Stromdurchgang auf etwa 10000C erhitzt, so daß Spannung von 100 V. Die Spannung am Summer 8
die beiden Seiten des Abstandshaiters mit den sie 45 betrug in reiner Luft 10 V und in Luft, die 0,1%
berührenden Teilen der gewendelten Elektroden ver- Isobutan enthielt, 70 V. Bei dem Gasfühler, der nicht
schmelzen. mit Silikathydrosol getränkt worden war, betrug die
Pulverisiertes SnO2, das eine Teilchengröße von Spannung am Summer 8 in reiner Luft 8 V und in
etwa 1 μιη hat und ungefähr 0,3 Gewichtsprozent der 0,1% Isobutan enthaltenden Luft 24 V. Da
Palladium enthält, wird mit der gleichen Menge 5° die Spannung am Summer proportional der Gas-Aluminiumoxid-
oder Quarzpulver (maximale Teil- empfindlichkeit des Gasfühlers ist, zeigt der Verchengröße
etwa 0,15 mm) gemischt und die Mischung gleich, daß der Gasfühler gemäß der Erfindung
wird mit Wasser geknetet. Diese Masse wird dann wesentlich empfindlicher ist als der bekannte Gaszur
Bildung des gas- bzw. rauchempfindlichen Kör- fühler. Nach 100 Tagen ununterbrochenen Betriebs
pers 1 auf den mit den Elektroden versehenen Ab- 55 in der isobutanhaltigen Luft betrug die Spannung am
standshalter aufgebracht. Die Masse wird dann in Summer 8 immer noch 70 ± 2 V, was zeigt, daß
Luft getrocknet und anschließend mittels Strom- die Konstanz der Empfindlichkeit des vorliegenden
durchgang durch die Elektroden auf etwa 700° C Gasfühlers außerordentlich hoch ist.
erhitzt. Durch die vorliegende Erfindung werden nicht nur
erhitzt. Durch die vorliegende Erfindung werden nicht nur
75 Milliliter Tetraäthylsilikat, die mit 25 Muli- 60 die Empfindlichkeit und die Stabilität der Empfindliter
Wasser verdünnt worden sind, werden mit lichkeit erheblich erhöht, sondern auch die mecha-0,3
Milliliter Chlorwasserstoffsäure versetzt und nische Festigkeit des Gasfühlers. Die Brauchbarkeit
etwa 30 Minuten gerührt, um eine durchsichtige und Zuverlässigkeit sind dementsprechend groß.
Lösung zu erhalten. Das auf diese Weise hergestellte Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen Silikathydrosol kann durch Trocknen in Silikagel 65 sich in der verschiedensten Weise abwandeln. Das übergeführt werden. Silikathydrosol kann z. B. durch konzentrierte
Lösung zu erhalten. Das auf diese Weise hergestellte Die beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen Silikathydrosol kann durch Trocknen in Silikagel 65 sich in der verschiedensten Weise abwandeln. Das übergeführt werden. Silikathydrosol kann z. B. durch konzentrierte
Der in der oben beschriebenen Weise hergestellte Schwefelsäure anstatt durch Erhitzen hydrolisiert
Halbleiterkörper 1 wird etwa 10 Sekunden in die werden, wenn die Zeit keine Rolle spielt. Anstatt
einen vorher gesinterten Körper mit Silikathydrosol vermengen. In diesem Falle bereitet man jedoch
zu tränken und zu behandeln, kann man das Halblci- vorzugsweise nur die jeweils benötigte Menge zu, da
termaterial auch von vornherein mit Silikathydrosol die Gclierung selbsttätig eintritt.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines Gasfühlers, sie haben jedoch eine niedrige Stromkapazität, eine
enthaltend die Stufe des Formens eines Körpers dementsprechend niedrige Ansprechempfindlichkeit
aus einem Halbleitermaterial, insbesondere aus 5 und sie sind ferner relativ kostspielig. Die deutsche
zumindest einem halbleitenden Metalloxid, des- Gebrauchsmuster-Schrift 6 925 747 beschreibt ein
sen elektrischer Widerstand sich bei Absorption Verfahren zum Einmischen von Metallpulver unter
von Fremdstoffen, wie Gas oder Rauch, ändert, Metalloxidteikhen und Erhitzen des Gemischs zur
und des Einbettens von zwei Elektroden, da- Oxidation des Metallpulvers zur Verbesserung der
durch gekennzeichnet, daß der geformte io Festigkeit und der Porosität des keramischen Kör-Körper
mit einer Lösung überzogen wird, die pers. Ein derartiges Verfahren kann zur Verbesserung
durch Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse in der Festigkeit und der Porosität von keramischen
Siliziumoxid oder Silikagel umgewandelt werden Körpern zwar beitragen, es muß jedoch dann bei
kann, und daß anschließend die Umsetzung einer relativ hohen Temperatur gesintert werden, was
(Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse) vorge- 15 zu einer Verschlechterung der Empfindlichkeit des
nommen wird. so hergestellten Elements führt.
2. Verfahren zum Herstellen eines Gasfühlers, Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend
enthaltend die Stufe des Formens eines Körpers die Aufgabe zugrunde, einen ein halbleitendes Meaus
einem Halbleitermaterial, insbesondere aus talloxid enthaltenden Gasfühler anzugeben, der eine
zumindest einem halbleitenden Metalloxid, des- 20 hohe mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit
sen elektrischer Widerstand sich bei Absorption sowie eine hohe Rauch- oder Gasempfindlichkeit
von Fremdstoffen, wie Gas oder Rauch, ändert, aufweist.
und des Einbettens von zwei Elektroden, da- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel-
durch gekennzeichnet, daß vor der Stufe des len eines Gasfühlers, enthaltend die Stufe des For-
Formens das Halbleitermaterial mit einer or- 25 mens eines Körpers aus einem Halbleitermaterial,
ganischen Siliziumverbindung vermischt wird, insbesondere aus zumindest einem halbleitenden
die durch Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse in Metalloxid, dessen elektrischer Widerstand sich bei
Siliziumoxid oder Silikagel umgewandelt werden Absorption von Fremdstoffen, wie Gas oder Rauch,
kann, und daß nach der Stufe des Formens die ändert, und des Einbettens von zwei Elektroden, und
Umsetzung (Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse) 30 kennzeichnet sich dadurch, daß der geformte Körper
vorgenommen wird. mit einer Lösung überzogen wird, die durch Oxi-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da- dation, Erhitzen oder Hydrolyse in Siliziumoxid
durch gekennzeichnet, daß die organische SiJi- oder Silikagel umgewandelt werden kann, und daß
ziumverbindung Alkylsilicid, Alkylsilikat oder anschließend die Umsetzung (Oxidation, Erhitzen
Silanol ist. 35 oder Hydrolyse) vorgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum
Herstellen eines Gasfühlers, enthaltend die Stufe
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung des Formens eines Körpers aus einem Halbleiter-
eines elektrischen Gasfühlers, der ein Halbleiter- material, insbesondere aus zumindest einem halb-
material enthält, dessen elektrischer Widerstand sich 40 leitenden Metalloxid, dessen elektrischer Widerstand
bei Absorption von Fremdstoffen, wie Gas oder sich bei Absorption von Fremdstoffen, wie Gas oder
Rauch, ändert. Rauch, ändert, und des Einbettens von zwei Elek-
Die bekannten elektrischen Gas- und Rauchfüh- troden, und kennzeichnet sich dadurch, daß vor der
ler, die halbleitende Metalloxide enthalten, deren Stufe des Formens das Halbleitermaterial mit einer
elektrischer Widerstand sich bei Absorption von 45 organischen Siliziumverbindung vermischt wird, die
Rauch oder bestimmten Gasen ändert, lassen sich durch Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse in SiJi-
in zwei Gruppen einteilen, nämlich solche, die mit ziumoxid oder Silikagel umgewandelt werden kann,
Reduktion arbeiten und z. B. SnO2, ZnO, Fe2O3 und daß nach der Stufe des Formens die Umsetzung
enthalten, und solche, die mit Oxidation arbeiten (Oxidation, Erhitzen oder Hydrolyse) vorgenommen
und z. B. NiO, Cr2O3 enthalten. Gasfühler dieser 50 wird.
Art werden gewöhnlich durch Sintern der ange- Weiterbildungen der Erfindung sind im Untergebenen
Materialien bei sehr hohen Temperaturen anspruch gekennzeichnet.
hergestellt, um dem Halbleiterkörper die erforder- Bekanntlich können Silizium und eine Reihe von
liehe mechanische Festigkeit zu verleihen. Durch das Siliziumverbindungen durch Erhitzen in Luft leicht
Sintern bei hohen Temperaturen nehmen jedoch die 55 in Siliziumdioxid (SiO2) umgewandelt werden. Insbe-
absorptionsfähige Fläche und damit auch die An- sondere organische Siliziumverbindungen, wie Al-
sprechempfindlichkeit für Gas und Rauch erheblich kylsilicit, Silanol und Silandiol, die aus Silizium-
ab. Es sind auch Gasfühler bekannt, die die oben- tetrachlorid (SiCl4), Silan oder Siliziumwasserstoff
genannten Materialien in Form einer dünnen Schicht (SiRj) u. dgl. gewonnen werden können, hydroly-
enthalten. Ihre Empfindlichkeit läßt jedoch ebenfalls 60 sieren bei Erhitzung in Luft leicht unter Bildung
stark zu wünschen übrig und sie haben sich auch von Siliziumoxid oder Silikagel. Das Reaktionspro-
sonst in der Praxis nicht bewährt. In der deutschen dukt hat eine hohe Gasdurchlässigkeit, erhöht die
Patentschrift 704 096 und der USA.-Patentschrift mechanische Festigkeit des Gasfühlers und schaltet
479 257 sind Vorrichtungen zur Gasanalyse be- Änderungen der Gasempfindlichkeit weitestgehend
schrieben, welche einen dünnen Film aus einem 6g aus.
Metalloxid enthalten, der auf einem Silizium ent- Bei einer Ausführung des Verfahrens gemäß der
haltenden Substrat aufgebracht ist. Derartige EIe- Erfindung wird ein Gasfühler mit einem Körper aus
mente zur Gasanalyse mit einem dünnen Film er- einem gesinterten halbleitenden Metalloxid mit
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10282769 | 1969-12-19 | ||
JP44102827A JPS5023317B1 (de) | 1969-12-19 | 1969-12-19 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2062574A1 DE2062574A1 (de) | 1971-07-08 |
DE2062574B2 DE2062574B2 (de) | 1974-09-05 |
DE2062574C3 true DE2062574C3 (de) | 1977-09-15 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428352C3 (de) | 1974-06-12 | 1978-09-28 | Sachs Systemtechnik Gmbh, 8720 Schweinfurt | Anordnung zur Bestimmung der Alkoholkonzentration des Bluts durch Messung der Alkoholkonzentration der Atemluft |
DE2833922A1 (de) | 1978-07-17 | 1980-02-07 | Cerberus Ag | Gas- und/oder brandmeldeanlage |
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