JP2000074874A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】特定ガスを高感度に測定することのできるガス
センサを提供することを目的とする。 【解決手段】第２電極１６の抵抗値が還元性ガスＣＯに
よって低下し、電源１８による酸素のポンピング量が増
加する。これにより、電流計２４を流れる電流値Ａ１が
増加する。この結果、還元性ガスＣＯの濃度を高感度に
測定することができる。
センサを提供することを目的とする。 【解決手段】第２電極１６の抵抗値が還元性ガスＣＯに
よって低下し、電源１８による酸素のポンピング量が増
加する。これにより、電流計２４を流れる電流値Ａ１が
増加する。この結果、還元性ガスＣＯの濃度を高感度に
測定することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の抵抗値の
変化に基づいて、雰囲気中の特定ガスの濃度を測定する
ガスセンサに関する。
変化に基づいて、雰囲気中の特定ガスの濃度を測定する
ガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ガソリン車やディーゼルエンジ
ン車等の車両から排出される排出ガス中には、一酸化窒
素（ＮＯ）、炭化水素（Ｃn Ｈm ）、水素（Ｈ2 ）等の
可燃性ガスである還元性ガスや、二酸化窒素（Ｎ
Ｏ2 ）、酸素（Ｏ2 ）等の酸化性ガスが含まれており、
これらのガスの濃度を高精度に検出することが、大気汚
染を低下させるとともに、燃費の向上に寄与するものと
して、重要な課題となっている。
ン車等の車両から排出される排出ガス中には、一酸化窒
素（ＮＯ）、炭化水素（Ｃn Ｈm ）、水素（Ｈ2 ）等の
可燃性ガスである還元性ガスや、二酸化窒素（Ｎ
Ｏ2 ）、酸素（Ｏ2 ）等の酸化性ガスが含まれており、
これらのガスの濃度を高精度に検出することが、大気汚
染を低下させるとともに、燃費の向上に寄与するものと
して、重要な課題となっている。
【０００３】このような用途に利用可能なものとして、
特公昭４５−３８２００号公報に開示された装置があ
る。この装置は、測定対象のガスを吸着することにより
抵抗値が変化する金属酸化物半導体を用いた感応体によ
りガス漏れ等を検知するもので、例えば、Ｈ2 、ＣＯ等
の還元性のガスが還元型の金属酸化物半導体に接した場
合、ガスを吸着することで金属酸化物半導体中の酸素の
イオン結合電子が遊離され、これによって金属酸化物半
導体の抵抗値が低下する現象を利用している。
特公昭４５−３８２００号公報に開示された装置があ
る。この装置は、測定対象のガスを吸着することにより
抵抗値が変化する金属酸化物半導体を用いた感応体によ
りガス漏れ等を検知するもので、例えば、Ｈ2 、ＣＯ等
の還元性のガスが還元型の金属酸化物半導体に接した場
合、ガスを吸着することで金属酸化物半導体中の酸素の
イオン結合電子が遊離され、これによって金属酸化物半
導体の抵抗値が低下する現象を利用している。
【０００４】また、特開昭５４−１２５５４３号公報に
開示された装置では、酸素イオン伝導性固体電解質の焼
結体の一方の面に可燃性ガス感応性の金属酸化物半導体
からなる第１電極を配設し、他方の面に耐熱金属からな
る第２電極を配設し、前記焼結体による酸素のポンピン
グ作用および可燃性ガスによる第１電極の抵抗値低下に
よって第１電極、第２電極間に生じた起電力から、前記
第２電極側での酸素欠乏状態等を検出するようにしてい
る。
開示された装置では、酸素イオン伝導性固体電解質の焼
結体の一方の面に可燃性ガス感応性の金属酸化物半導体
からなる第１電極を配設し、他方の面に耐熱金属からな
る第２電極を配設し、前記焼結体による酸素のポンピン
グ作用および可燃性ガスによる第１電極の抵抗値低下に
よって第１電極、第２電極間に生じた起電力から、前記
第２電極側での酸素欠乏状態等を検出するようにしてい
る。
【０００５】また、特開昭６１−２５４８４７号公報に
開示されたセンサでは、固体電解質膜を電極とｐ型半導
体とによって挟むように構成し、前記ｐ型半導体のガス
による抵抗値変化によって増幅された起電力に基づきガ
ス検出を行うようにしている。
開示されたセンサでは、固体電解質膜を電極とｐ型半導
体とによって挟むように構成し、前記ｐ型半導体のガス
による抵抗値変化によって増幅された起電力に基づきガ
ス検出を行うようにしている。
【０００６】さらに、特開平８−７５６９８号公報に開
示されたセンサでは、固体電解質を酸素濃淡電池として
用いることで酸素濃度を測定するようにしたセンサにお
いて、前記センサに多孔性半導体金属酸化物からなる酸
素のみを吸着する触媒層を設け、前記触媒層の抵抗値を
測定することで、触媒層の劣化状態を検知するようにし
ている。
示されたセンサでは、固体電解質を酸素濃淡電池として
用いることで酸素濃度を測定するようにしたセンサにお
いて、前記センサに多孔性半導体金属酸化物からなる酸
素のみを吸着する触媒層を設け、前記触媒層の抵抗値を
測定することで、触媒層の劣化状態を検知するようにし
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
各従来技術では、半導体のガスによる抵抗値変化を利用
してはいるものの、十分なガス検出精度が得られるには
至っていない。すなわち、例えば、酸化物半導体中の酸
素が還元性のガスと反応すると抵抗値が低下することに
なるが、前記ガス中に多量の酸素が含まれる場合、その
酸素が酸化物半導体に吸着されるため、抵抗値を十分に
低下させることができなくなるからである。
各従来技術では、半導体のガスによる抵抗値変化を利用
してはいるものの、十分なガス検出精度が得られるには
至っていない。すなわち、例えば、酸化物半導体中の酸
素が還元性のガスと反応すると抵抗値が低下することに
なるが、前記ガス中に多量の酸素が含まれる場合、その
酸素が酸化物半導体に吸着されるため、抵抗値を十分に
低下させることができなくなるからである。
【０００８】本発明は、前記の不具合を考慮してなされ
たものであり、特定ガスを高感度に測定することのでき
るガスセンサを提供することを目的とする。
たものであり、特定ガスを高感度に測定することのでき
るガスセンサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスセンサ
は、酸素イオン伝導性固体電解質からなる基体の一方の
面に第１電極を形成し、他方の面に特定ガスによって抵
抗値の変化する半導体からなる第２電極を形成し、前記
第１電極および前記第２電極間にポンプ電圧を印加する
ことで酸素ポンプを構成し、前記半導体の抵抗値の変化
に基づいて、雰囲気中の前記特定ガスの濃度を測定する
ことを特徴とする。
は、酸素イオン伝導性固体電解質からなる基体の一方の
面に第１電極を形成し、他方の面に特定ガスによって抵
抗値の変化する半導体からなる第２電極を形成し、前記
第１電極および前記第２電極間にポンプ電圧を印加する
ことで酸素ポンプを構成し、前記半導体の抵抗値の変化
に基づいて、雰囲気中の前記特定ガスの濃度を測定する
ことを特徴とする。
【００１０】この場合、第２電極の抵抗値が特定ガスに
感応して変化するため、第１電極、第２電極間の抵抗値
が変化し、酸素ポンプによる酸素の移動量が変化して第
２電極近傍における酸素分圧が変化する。酸素分圧が変
化すると、それに伴って、第２電極の抵抗値がさらに変
化する。このような増幅作用により、特定ガスの濃度を
高感度に測定することができる。
感応して変化するため、第１電極、第２電極間の抵抗値
が変化し、酸素ポンプによる酸素の移動量が変化して第
２電極近傍における酸素分圧が変化する。酸素分圧が変
化すると、それに伴って、第２電極の抵抗値がさらに変
化する。このような増幅作用により、特定ガスの濃度を
高感度に測定することができる。
【００１１】ここで、第２電極を酸素の汲み出し側に形
成されるｎ型半導体とし、特定ガスを還元性ガスとした
場合、ｎ型半導体である第２電極が前記特定ガスに感応
して抵抗値が低下する。従って、酸素イオン伝導性固体
電解質によって構成される酸素ポンプの抵抗が低下して
酸素のポンピング量が増加するため、ｎ型半導体の抵抗
値がさらに低下する。この結果、特定ガスの測定感度が
大幅に増加することになる。
成されるｎ型半導体とし、特定ガスを還元性ガスとした
場合、ｎ型半導体である第２電極が前記特定ガスに感応
して抵抗値が低下する。従って、酸素イオン伝導性固体
電解質によって構成される酸素ポンプの抵抗が低下して
酸素のポンピング量が増加するため、ｎ型半導体の抵抗
値がさらに低下する。この結果、特定ガスの測定感度が
大幅に増加することになる。
【００１２】また、酸素の汲み出し側に形成される第２
電極をｎ型半導体とし、特定ガスを酸化性ガスとした場
合には、第２電極の抵抗値が増加し、酸素のポンピング
量が低下するため、前記第２電極の抵抗値がさらに増加
し、結果的に高感度に特定ガスを測定することができ
る。
電極をｎ型半導体とし、特定ガスを酸化性ガスとした場
合には、第２電極の抵抗値が増加し、酸素のポンピング
量が低下するため、前記第２電極の抵抗値がさらに増加
し、結果的に高感度に特定ガスを測定することができ
る。
【００１３】さらに、第２電極をｐ型半導体として酸素
の排出側に形成し、特定ガスを酸化性ガスとした場合に
は、第２電極の抵抗値が低下して酸素のポンピング量が
増加し、特定ガスを還元性ガスとした場合には、第２電
極の抵抗値が増加して酸素のポンピング量が低下する。
これらの場合においても、同様にして、特定ガスを高感
度に測定することができる。
の排出側に形成し、特定ガスを酸化性ガスとした場合に
は、第２電極の抵抗値が低下して酸素のポンピング量が
増加し、特定ガスを還元性ガスとした場合には、第２電
極の抵抗値が増加して酸素のポンピング量が低下する。
これらの場合においても、同様にして、特定ガスを高感
度に測定することができる。
【００１４】なお、酸素イオン伝導性固体電解質からな
る基体としては、ジルコニア系材料あるいはセリア系材
料を用いることで、酸素のポンピング量の変化量が増大
し、これによってより高感度に特定ガスを測定すること
ができる。
る基体としては、ジルコニア系材料あるいはセリア系材
料を用いることで、酸素のポンピング量の変化量が増大
し、これによってより高感度に特定ガスを測定すること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本実施形態のガスセンサ
１０を示し、図２は、その等価回路を示す。ガスセンサ
１０は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等のジ
ルコニア（ＺｒＯ2 ）系材料や酸化セリウム等のセリア
（ＣｅＯ2 ）系材料からなる良好な酸素イオン伝導性固
体電解質である基体１２に対して、一方の面にＰｔ等の
良導電性を示す第１電極１４が形成され、他方の面に特
定ガスによって抵抗値の変化する酸化物半導体からなる
第２電極１６が形成される。また、第１電極１４および
第２電極１６間には、電源１８からポンプ電圧が印加さ
れる。さらに、第２電極１６の両端部には、Ａｕ等の良
導電性を示す２つの電極２０、２２が形成され、これら
の電極２０、２２間には、第２電極１６の抵抗値ＲD を
電流値Ａ１として検出する電流計２４が接続される。な
お、第１電極１４および第２電極１６間には、基体１２
による酸素のポンプ電流を電流値Ａ２として検出する電
流計２６がスイッチ２８を介して接続される。抵抗値Ｒ
YSZ は、基体１２の抵抗を表す。
１０を示し、図２は、その等価回路を示す。ガスセンサ
１０は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等のジ
ルコニア（ＺｒＯ2 ）系材料や酸化セリウム等のセリア
（ＣｅＯ2 ）系材料からなる良好な酸素イオン伝導性固
体電解質である基体１２に対して、一方の面にＰｔ等の
良導電性を示す第１電極１４が形成され、他方の面に特
定ガスによって抵抗値の変化する酸化物半導体からなる
第２電極１６が形成される。また、第１電極１４および
第２電極１６間には、電源１８からポンプ電圧が印加さ
れる。さらに、第２電極１６の両端部には、Ａｕ等の良
導電性を示す２つの電極２０、２２が形成され、これら
の電極２０、２２間には、第２電極１６の抵抗値ＲD を
電流値Ａ１として検出する電流計２４が接続される。な
お、第１電極１４および第２電極１６間には、基体１２
による酸素のポンプ電流を電流値Ａ２として検出する電
流計２６がスイッチ２８を介して接続される。抵抗値Ｒ
YSZ は、基体１２の抵抗を表す。
【００１６】次に、以上のように構成されるガスセンサ
１０を作成し、それを用いて特定ガスの濃度を測定した
場合の実施例１につき、図３に示す実施結果に基づいて
説明する。
１０を作成し、それを用いて特定ガスの濃度を測定した
場合の実施例１につき、図３に示す実施結果に基づいて
説明する。
【００１７】実施例１では、Ｙ2 Ｏ3 を８ｍｏｌ％添加
したＺｒＯ2 の粉体を加圧成形した後、１６００℃で焼
成することにより、ＹＳＺの基体１２を作成した。次い
で、この基体１２の一方の面にＰｔのペーストを焼き付
けることで第１電極１４を形成した。また、基体１２の
他方の面にｎ型の酸化物半導体であるＺｎＯの薄膜をス
パッタリングすることで第２電極１６を形成した。さら
に、ＺｎＯの第２電極１６の両端部にＡｕをスパッタリ
ングすることで電極２０、２２を形成した。そして、こ
のようにして作成された素子に回路を接続することで、
図１に示すガスセンサ１０を作成した。
したＺｒＯ2 の粉体を加圧成形した後、１６００℃で焼
成することにより、ＹＳＺの基体１２を作成した。次い
で、この基体１２の一方の面にＰｔのペーストを焼き付
けることで第１電極１４を形成した。また、基体１２の
他方の面にｎ型の酸化物半導体であるＺｎＯの薄膜をス
パッタリングすることで第２電極１６を形成した。さら
に、ＺｎＯの第２電極１６の両端部にＡｕをスパッタリ
ングすることで電極２０、２２を形成した。そして、こ
のようにして作成された素子に回路を接続することで、
図１に示すガスセンサ１０を作成した。
【００１８】前記のようにして作成されたガスセンサ１
０に対して、特定ガスＣＯを３３００ｐｐｍ添加した空
気を供給して５００℃に加熱し、スイッチ２８をオフ
（ポンプ電流無し）とした場合と、スイッチ２８をオン
（ポンプ電流有り）とした場合とで夫々電流値Ａ１を測
定することにより、第２電極１６の抵抗値ＲD の変化を
求めた。
０に対して、特定ガスＣＯを３３００ｐｐｍ添加した空
気を供給して５００℃に加熱し、スイッチ２８をオフ
（ポンプ電流無し）とした場合と、スイッチ２８をオン
（ポンプ電流有り）とした場合とで夫々電流値Ａ１を測
定することにより、第２電極１６の抵抗値ＲD の変化を
求めた。
【００１９】なお、図３において、「汲み出し」とある
のは、第２電極１６を酸素の汲み出し側に設置すること
を意味する。また、「ポンプ電流無しの抵抗変化」と
は、スイッチ２８をオフとした場合において、特定ガス
を添加しない場合の抵抗値ＲDを特定ガスを添加した場
合の抵抗値ＲD で割った値を意味する。同様に、「ポン
プ電流有りの抵抗変化」とは、スイッチ２８をオンとし
た場合において、特定ガスを添加しない場合の抵抗値Ｒ
D を特定ガスを添加した場合の抵抗値ＲD で割った値を
意味する。
のは、第２電極１６を酸素の汲み出し側に設置すること
を意味する。また、「ポンプ電流無しの抵抗変化」と
は、スイッチ２８をオフとした場合において、特定ガス
を添加しない場合の抵抗値ＲDを特定ガスを添加した場
合の抵抗値ＲD で割った値を意味する。同様に、「ポン
プ電流有りの抵抗変化」とは、スイッチ２８をオンとし
た場合において、特定ガスを添加しない場合の抵抗値Ｒ
D を特定ガスを添加した場合の抵抗値ＲD で割った値を
意味する。
【００２０】図４は、スイッチ２８をオフとした状態に
おいて、時刻ｔ１で特定ガスＣＯの導入を開始し、時刻
ｔ２で特定ガスＣＯの導入を停止したときの電流計２４
により測定された電流値Ａ１の特性を示す。この場合、
特定ガスＣＯを導入すると、第２電極１６のｎ型半導体
が感応して抵抗値ＲD が低下する。その機構は、第２電
極１６の表面に吸着している酸素と特定ガスＣＯとが反
応してＣＯ2 が生成されるため、この反応によってｎ型
半導体からなる第２電極１６中の遊離電子が増加し、結
果的に抵抗値ＲD が低下するものと考えられる。この結
果、第２電極１６を流れる電流値Ａ１が増加する。
おいて、時刻ｔ１で特定ガスＣＯの導入を開始し、時刻
ｔ２で特定ガスＣＯの導入を停止したときの電流計２４
により測定された電流値Ａ１の特性を示す。この場合、
特定ガスＣＯを導入すると、第２電極１６のｎ型半導体
が感応して抵抗値ＲD が低下する。その機構は、第２電
極１６の表面に吸着している酸素と特定ガスＣＯとが反
応してＣＯ2 が生成されるため、この反応によってｎ型
半導体からなる第２電極１６中の遊離電子が増加し、結
果的に抵抗値ＲD が低下するものと考えられる。この結
果、第２電極１６を流れる電流値Ａ１が増加する。
【００２１】一方、図５は、スイッチ２８をオンとした
状態において、時刻ｔ１で特定ガスＣＯの導入を開始
し、時刻ｔ２で特定ガスＣＯの導入を停止したときの電
流計２４により測定された電流値Ａ１と、電流計２６に
より測定された電流値Ａ２との特性を示す。この場合、
上述した場合と同様に、特定ガスＣＯに第２電極１６が
感応して抵抗値ＲD が低下し、第２電極１６を流れる電
流値Ａ１が増加する。また、第２電極１６の抵抗値ＲD
が低下することにより、基体１２を流れる電流値Ａ２が
増加するため、基体１２による酸素のポンピング量が増
加し、これによって、第２電極１６近傍の酸素分圧が低
下し、第２電極１６の抵抗値ＲD がさらに低下すること
になる。この結果、基体１２による酸素のポンピング量
が増加する、といった増幅作用が繰り返されることによ
り、特定ガスＣＯの測定感度が飛躍的に向上する。
状態において、時刻ｔ１で特定ガスＣＯの導入を開始
し、時刻ｔ２で特定ガスＣＯの導入を停止したときの電
流計２４により測定された電流値Ａ１と、電流計２６に
より測定された電流値Ａ２との特性を示す。この場合、
上述した場合と同様に、特定ガスＣＯに第２電極１６が
感応して抵抗値ＲD が低下し、第２電極１６を流れる電
流値Ａ１が増加する。また、第２電極１６の抵抗値ＲD
が低下することにより、基体１２を流れる電流値Ａ２が
増加するため、基体１２による酸素のポンピング量が増
加し、これによって、第２電極１６近傍の酸素分圧が低
下し、第２電極１６の抵抗値ＲD がさらに低下すること
になる。この結果、基体１２による酸素のポンピング量
が増加する、といった増幅作用が繰り返されることによ
り、特定ガスＣＯの測定感度が飛躍的に向上する。
【００２２】実施例２〜実施例４は、実施例１と同様に
して、ｎ型半導体からなる酸化物半導体の第２電極１６
を酸素の汲み出し側に設置し、還元性の特定ガスＣＯま
たはＣ3 Ｈ6 を供給して測定した場合を示す。これらの
場合においても、特定ガスＣＯまたはＣ3 Ｈ6 の測定感
度が飛躍的に向上していることが了解される。
して、ｎ型半導体からなる酸化物半導体の第２電極１６
を酸素の汲み出し側に設置し、還元性の特定ガスＣＯま
たはＣ3 Ｈ6 を供給して測定した場合を示す。これらの
場合においても、特定ガスＣＯまたはＣ3 Ｈ6 の測定感
度が飛躍的に向上していることが了解される。
【００２３】なお、本実施形態のガスセンサ１０は、還
元性の特定ガスを高感度に測定できるだけでなく、実施
例６〜実施例９に示すように、ＮＯ2 やＯ2 等の酸化性
の特定ガスを高感度に測定することもできる。すなわ
ち、酸化性の特定ガスは、ｎ型半導体からなる第２電極
１６の抵抗値ＲD を増加させるため、それに伴って基体
１２による酸素のポンピング量が減少し、電流値Ａ２が
減少する。ポンプ電流が減少すると、第２電極１６の抵
抗値ＲD がさらに増加する、という作用が繰り返えされ
ることにより、第２電極１６の抵抗値ＲD の著しい増加
から、酸化性の特定ガスを高感度に測定することができ
る。
元性の特定ガスを高感度に測定できるだけでなく、実施
例６〜実施例９に示すように、ＮＯ2 やＯ2 等の酸化性
の特定ガスを高感度に測定することもできる。すなわ
ち、酸化性の特定ガスは、ｎ型半導体からなる第２電極
１６の抵抗値ＲD を増加させるため、それに伴って基体
１２による酸素のポンピング量が減少し、電流値Ａ２が
減少する。ポンプ電流が減少すると、第２電極１６の抵
抗値ＲD がさらに増加する、という作用が繰り返えされ
ることにより、第２電極１６の抵抗値ＲD の著しい増加
から、酸化性の特定ガスを高感度に測定することができ
る。
【００２４】一方、図６に示すように、第１電極３０を
酸素の汲み出し側とするとともに、第２電極３２を酸素
の排出側となるように配置し、前記第２電極３２をｐ型
半導体からなる酸化物半導体とすることによっても、同
様にして特定ガスを高感度に測定することができる。
酸素の汲み出し側とするとともに、第２電極３２を酸素
の排出側となるように配置し、前記第２電極３２をｐ型
半導体からなる酸化物半導体とすることによっても、同
様にして特定ガスを高感度に測定することができる。
【００２５】実施例５は、ｐ型半導体であるＮｉＯを酸
素の排出側に配置し、酸化性の特定ガスＮＯ2 の濃度を
測定した場合のものである。この場合、特定ガスＮＯ2
にｐ型の第２電極３２が感応し、その抵抗値ＲD が減少
するため、基体１２による酸素のポンピング量が増加
し、第２電極３２の抵抗値ＲD がさらに減少する。この
結果、第２電極３２の抵抗値ＲD の著しい減少として酸
化性の特定ガスを高感度に測定することができる。
素の排出側に配置し、酸化性の特定ガスＮＯ2 の濃度を
測定した場合のものである。この場合、特定ガスＮＯ2
にｐ型の第２電極３２が感応し、その抵抗値ＲD が減少
するため、基体１２による酸素のポンピング量が増加
し、第２電極３２の抵抗値ＲD がさらに減少する。この
結果、第２電極３２の抵抗値ＲD の著しい減少として酸
化性の特定ガスを高感度に測定することができる。
【００２６】実施例１０は、ｐ型半導体であるＮｉＯを
酸素の排出側に配置し、還元性の特定ガスＣＯの濃度を
測定した場合のものである。この場合、特定ガスＣＯに
ｐ型の第２電極３２が感応し、これによって第２電極３
２の抵抗値ＲD が増加する。従って、基体１２による酸
素のポンピング量が低下し、第２電極３２の抵抗値Ｒ D
がさらに増加する。この結果、第２電極３２の抵抗値Ｒ
D の著しい増加として還元性の特定ガスを高感度に測定
することができる。
酸素の排出側に配置し、還元性の特定ガスＣＯの濃度を
測定した場合のものである。この場合、特定ガスＣＯに
ｐ型の第２電極３２が感応し、これによって第２電極３
２の抵抗値ＲD が増加する。従って、基体１２による酸
素のポンピング量が低下し、第２電極３２の抵抗値Ｒ D
がさらに増加する。この結果、第２電極３２の抵抗値Ｒ
D の著しい増加として還元性の特定ガスを高感度に測定
することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るガス
センサによれば、特定ガスによって抵抗値の変化する半
導体と、酸素イオン伝導性固体電解質に印加したポンプ
電圧による酸素のポンピングとの相乗効果により、前記
特定ガスの濃度測定感度が飛躍的に向上する効果が得ら
れる。
センサによれば、特定ガスによって抵抗値の変化する半
導体と、酸素イオン伝導性固体電解質に印加したポンプ
電圧による酸素のポンピングとの相乗効果により、前記
特定ガスの濃度測定感度が飛躍的に向上する効果が得ら
れる。
【図１】酸素汲み出し側にｎ型半導体からなる電極を配
設したガスセンサの構成図である。
設したガスセンサの構成図である。
【図２】図１に示すガスセンサの等価回路である。
【図３】実施例の結果を示す表である。
【図４】ポンプ電流を加えない場合における酸素汲み出
し側のｎ型半導体電極を流れる電流値の特性図である。
し側のｎ型半導体電極を流れる電流値の特性図である。
【図５】ポンプ電流値と、ポンプ電流を加えた場合にお
ける酸素汲み出し側のｎ型半導体電極を流れる電流値と
の特性図である。
ける酸素汲み出し側のｎ型半導体電極を流れる電流値と
の特性図である。
【図６】酸素排出側にｐ型半導体からなる電極を配設し
たガスセンサの構成図である。
たガスセンサの構成図である。
１０…ガスセンサ １２…基体 １４、３０…第１電極 １６、３２…第２
電極 １８…電源 ２４、２６…電流
計 ２８…スイッチ
電極 １８…電源 ２４、２６…電流
計 ２８…スイッチ
Claims (7)
- 【請求項１】酸素イオン伝導性固体電解質からなる基体
の一方の面に第１電極を形成し、他方の面に特定ガスに
よって抵抗値の変化する半導体からなる第２電極を形成
し、前記第１電極および前記第２電極間にポンプ電圧を
印加することで酸素ポンプを構成し、前記半導体の抵抗
値の変化に基づいて、雰囲気中の前記特定ガスの濃度を
測定することを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項２】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
第２電極は、酸素の汲み出し側に形成されるｎ型半導体
からなり、前記特定ガスは還元性ガスであることを特徴
とするガスセンサ。 - 【請求項３】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
第２電極は、酸素の汲み出し側に形成されるｎ型半導体
からなり、前記特定ガスは酸化性ガスであることを特徴
とするガスセンサ。 - 【請求項４】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
第２電極は、酸素の排出側に形成されるｐ型半導体から
なり、前記特定ガスは酸化性ガスであることを特徴とす
るガスセンサ。 - 【請求項５】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
第２電極は、酸素の排出側に形成されるｐ型半導体から
なり、前記特定ガスは還元性ガスであることを特徴とす
るガスセンサ。 - 【請求項６】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
基体は、ジルコニア系材料からなることを特徴とするガ
スセンサ。 - 【請求項７】請求項１記載のガスセンサにおいて、前記
基体は、セリア系材料からなることを特徴とするガスセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24406198A JP3801789B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24406198A JP3801789B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000074874A true JP2000074874A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3801789B2 JP3801789B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=17113160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24406198A Expired - Lifetime JP3801789B2 (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3801789B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210020472A (ko) * | 2019-08-14 | 2021-02-24 | 울산과학기술원 | 전기화학 센서 및 그 제조 방법 |
| RU2795670C1 (ru) * | 2023-01-12 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) | Сенсор для измерения концентрации кислорода в газовой смеси |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP24406198A patent/JP3801789B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210020472A (ko) * | 2019-08-14 | 2021-02-24 | 울산과학기술원 | 전기화학 센서 및 그 제조 방법 |
| KR102264229B1 (ko) | 2019-08-14 | 2021-06-11 | 울산과학기술원 | 전기화학 센서 및 그 제조 방법 |
| RU2795670C1 (ru) * | 2023-01-12 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) | Сенсор для измерения концентрации кислорода в газовой смеси |
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|---|---|
| JP3801789B2 (ja) | 2006-07-26 |
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