JP2000321231A - ガスセンサ及びガス検出方法 - Google Patents
ガスセンサ及びガス検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 絶縁基板上に、Ｓｂ添加の内層のＳｎＯ2膜
と、Ｓｂ無添加の外層のＳｎＯ2膜とを積層したガスセ
ンサの温度を室温付近と４００℃付近とに交互に変化さ
せ、高温側での出力からメタンを検出し、低温側の出力
からＣＯを検出する。 【効果】 メタンとＣＯとを、同じ金属酸化物半導体で
同じ負荷抵抗を用いて検出でき、またＣＯ検出時の温湿
度依存性を小さくできる。
と、Ｓｂ無添加の外層のＳｎＯ2膜とを積層したガスセ
ンサの温度を室温付近と４００℃付近とに交互に変化さ
せ、高温側での出力からメタンを検出し、低温側の出力
からＣＯを検出する。 【効果】 メタンとＣＯとを、同じ金属酸化物半導体で
同じ負荷抵抗を用いて検出でき、またＣＯ検出時の温湿
度依存性を小さくできる。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明は、金属酸化物半導体ガス
センサを用いたＣＯと可燃性ガスの検出に関する。
センサを用いたＣＯと可燃性ガスの検出に関する。
【０００２】
【従来技術】発明者らは、ＣＯと可燃性ガスの双方を１
つのガスセンサで検出することを検討してきた（例えば
特開平８−２２００４１号）。このようなガスセンサ
は、可燃性ガス検出用の金属酸化物半導体とＣＯ検出用
の金属酸化物半導体とを備え、高温域と低温域とに温度
変化させて、高温域で可燃性ガスを検出し、低温域でＣ
Ｏを検出する。ここで一対の金属酸化物半導体を用いる
のは、単一の金属酸化物半導体を用いた場合、ＣＯ検出
時には高抵抗で、可燃性ガス検出時には低抵抗で、金属
酸化物半導体の抵抗値の差が余りにも大きいからであ
る。また金属酸化物半導体ガスセンサはＣＯの検出時に
温湿度依存性が大きく、ＣＯの検出精度を低下させる。
つのガスセンサで検出することを検討してきた（例えば
特開平８−２２００４１号）。このようなガスセンサ
は、可燃性ガス検出用の金属酸化物半導体とＣＯ検出用
の金属酸化物半導体とを備え、高温域と低温域とに温度
変化させて、高温域で可燃性ガスを検出し、低温域でＣ
Ｏを検出する。ここで一対の金属酸化物半導体を用いる
のは、単一の金属酸化物半導体を用いた場合、ＣＯ検出
時には高抵抗で、可燃性ガス検出時には低抵抗で、金属
酸化物半導体の抵抗値の差が余りにも大きいからであ
る。また金属酸化物半導体ガスセンサはＣＯの検出時に
温湿度依存性が大きく、ＣＯの検出精度を低下させる。
【０００３】
【発明の課題】この発明の課題は、１つの金属酸化物半
導体を用いて可燃性ガスとＣＯとを検出し、ＣＯ検出時
の金属酸化物半導体の抵抗値を、可燃性ガス検出時の金
属酸化物半導体の抵抗値を近づけ、かつＣＯ検出時の温
湿度依存性を抑制することにある（請求項１〜４）。
導体を用いて可燃性ガスとＣＯとを検出し、ＣＯ検出時
の金属酸化物半導体の抵抗値を、可燃性ガス検出時の金
属酸化物半導体の抵抗値を近づけ、かつＣＯ検出時の温
湿度依存性を抑制することにある（請求項１〜４）。
【０００４】
【発明の構成】この発明は、ヒータにより、金属酸化物
半導体の温度を周期的に変化させ、該金属酸化物半導体
の抵抗値からＣＯと可燃性ガスとを検出するようにした
ガスセンサにおいて、金属酸化物半導体を、Ｓｂを添加
したＳｎＯ２を用いた内層を、Ｓｂ無添加のＳｎＯ２を
用いた外層で被覆して構成したことを特徴とする。この
明細書では、Ｓｂの添加量をＳｎとの原子比の％単位で
示し、例えばＳｂ／Ｓｎの比を０.１〜１０原子％とす
る。内層や外層の厚さは、例えば各々０.１μｍ以上２
ｍｍ以下、好ましくは各々１０μｍ以上５００μｍ以下
とする。好ましくは、可燃性ガスがメタンで、かつ金属
酸化物半導体の温度を高温域と低温域とに周期的に変化
させ、高温域での金属酸化物半導体の抵抗値からメタン
を検出し、低温域での金属酸化物半導体の抵抗値からＣ
Ｏを検出する。また好ましくは、内層に少なくとも１対
の電極を接続し、内層の金属酸化物半導体の抵抗値を主
として検出する。
半導体の温度を周期的に変化させ、該金属酸化物半導体
の抵抗値からＣＯと可燃性ガスとを検出するようにした
ガスセンサにおいて、金属酸化物半導体を、Ｓｂを添加
したＳｎＯ２を用いた内層を、Ｓｂ無添加のＳｎＯ２を
用いた外層で被覆して構成したことを特徴とする。この
明細書では、Ｓｂの添加量をＳｎとの原子比の％単位で
示し、例えばＳｂ／Ｓｎの比を０.１〜１０原子％とす
る。内層や外層の厚さは、例えば各々０.１μｍ以上２
ｍｍ以下、好ましくは各々１０μｍ以上５００μｍ以下
とする。好ましくは、可燃性ガスがメタンで、かつ金属
酸化物半導体の温度を高温域と低温域とに周期的に変化
させ、高温域での金属酸化物半導体の抵抗値からメタン
を検出し、低温域での金属酸化物半導体の抵抗値からＣ
Ｏを検出する。また好ましくは、内層に少なくとも１対
の電極を接続し、内層の金属酸化物半導体の抵抗値を主
として検出する。
【０００５】この発明のガス検出方法では、Ｓｂ添加の
ＳｎＯ２からなる内層を、Ｓｂ無添加のＳｎＯ２からな
る外層で被覆した金属酸化物半導体の、前記内層に少な
くとも一対の電極を接続し、かつ前記金属酸化物半導体
をヒータにより加熱して、その温度を周期的に変化させ
て、前記金属酸化物半導体の抵抗値からＣＯ及び可燃性
ガスを検出する。
ＳｎＯ２からなる内層を、Ｓｂ無添加のＳｎＯ２からな
る外層で被覆した金属酸化物半導体の、前記内層に少な
くとも一対の電極を接続し、かつ前記金属酸化物半導体
をヒータにより加熱して、その温度を周期的に変化させ
て、前記金属酸化物半導体の抵抗値からＣＯ及び可燃性
ガスを検出する。
【０００６】
【発明の作用と効果】Ｓｂ無添加のＳｎＯ２では、可燃
性ガス検出時とＣＯ検出時とでは、通常の検出目標のガ
ス濃度で、抵抗値の差は極めて大きい（図６，図７）。
これに対して、ＳｎＯ２系ガスセンサを内層とその表面
を被覆する外層の２層で構成し、内層のみにＳｂを添加
すると、可燃性ガス検出時とＣＯ検出時の抵抗値が接近
する（図４，図５）。さらにＳｂ無添加のＳｎＯ２系ガ
スセンサでは、ＣＯ検出時の温湿度依存性が大きい（図
７）が、内層にＳｂを添加すると、ＣＯ検出時の温湿度
依存性を小さくできる（図５）。ここでガスセンサ全体
にＳｂを添加すると、可燃性ガスへの感度が小さくなる
（図９，１０）が、内層のみにＳｂを添加するとそのよ
うなことはない（図８）。これらのため、ＣＯ検出時と
可燃性ガス検出時とで、金属酸化物半導体の抵抗値を近
づけ、ＣＯ検出時の温湿度依存性を小さくできる。
性ガス検出時とＣＯ検出時とでは、通常の検出目標のガ
ス濃度で、抵抗値の差は極めて大きい（図６，図７）。
これに対して、ＳｎＯ２系ガスセンサを内層とその表面
を被覆する外層の２層で構成し、内層のみにＳｂを添加
すると、可燃性ガス検出時とＣＯ検出時の抵抗値が接近
する（図４，図５）。さらにＳｂ無添加のＳｎＯ２系ガ
スセンサでは、ＣＯ検出時の温湿度依存性が大きい（図
７）が、内層にＳｂを添加すると、ＣＯ検出時の温湿度
依存性を小さくできる（図５）。ここでガスセンサ全体
にＳｂを添加すると、可燃性ガスへの感度が小さくなる
（図９，１０）が、内層のみにＳｂを添加するとそのよ
うなことはない（図８）。これらのため、ＣＯ検出時と
可燃性ガス検出時とで、金属酸化物半導体の抵抗値を近
づけ、ＣＯ検出時の温湿度依存性を小さくできる。
【０００７】
【実施例】図１に、実施例のガスセンサ２の構造を示
す。図１において、４はアルミナやアルミナのガラスグ
レーズ基板，ムライト，ジルコニア，チタニア等の絶縁
基板で、６はＳｎＯ2にＳｂを添加した内層で、８はＳ
ｂ無添加のＳｎＯ2を用いた外層である。ここでは内層
６や外層８を２回のスクリーン印刷で形成し、それぞれ
の膜圧は約２０μｍである。但し内層６や外層８はスパ
ッタリング等の薄膜プロセスで設けても良く、その場合
それぞれの層の膜圧を０.１μｍ以上とする。なお内層
６や外層８をスクリーン印刷等の厚膜プロセスで設ける
場合、好ましい膜圧は各５μｍ以上である。内層６や外
層８には、ＳｎＯ2の他にアルミナ等の骨材やＰｔやＰ
ｄ等の貴金属を加えても良く、貴金属を加える場合、好
ましい添加量はＳｎＯ2 １００重量部に対して０.１〜
１０重量部である。内層６に対するＳｂの添加量は、好
ましくはＳｂ／Ｓｎの原子比で、０.１〜１０％であ
る。Ｓｂはその酸化物や塩化物、あるいはＳｂＣｌ3等
の適宜の形態でＳｎＯ2に添加する。外層８はＳｂ無添
加であるが、内層６にＳｂＯＣｌ等の揮発性のある形態
でＳｂを添加すると、内層６からＳｂが少量外層８へと
混入する場合もあるが、このような場合も、本発明の範
囲に含まれる。Ｓｂの有無以外の点で、内層６と外層８
とは同一組成としても良いが、例えば貴金属触媒組成を
内層６と外層８とで変えても良い。
す。図１において、４はアルミナやアルミナのガラスグ
レーズ基板，ムライト，ジルコニア，チタニア等の絶縁
基板で、６はＳｎＯ2にＳｂを添加した内層で、８はＳ
ｂ無添加のＳｎＯ2を用いた外層である。ここでは内層
６や外層８を２回のスクリーン印刷で形成し、それぞれ
の膜圧は約２０μｍである。但し内層６や外層８はスパ
ッタリング等の薄膜プロセスで設けても良く、その場合
それぞれの層の膜圧を０.１μｍ以上とする。なお内層
６や外層８をスクリーン印刷等の厚膜プロセスで設ける
場合、好ましい膜圧は各５μｍ以上である。内層６や外
層８には、ＳｎＯ2の他にアルミナ等の骨材やＰｔやＰ
ｄ等の貴金属を加えても良く、貴金属を加える場合、好
ましい添加量はＳｎＯ2 １００重量部に対して０.１〜
１０重量部である。内層６に対するＳｂの添加量は、好
ましくはＳｂ／Ｓｎの原子比で、０.１〜１０％であ
る。Ｓｂはその酸化物や塩化物、あるいはＳｂＣｌ3等
の適宜の形態でＳｎＯ2に添加する。外層８はＳｂ無添
加であるが、内層６にＳｂＯＣｌ等の揮発性のある形態
でＳｂを添加すると、内層６からＳｂが少量外層８へと
混入する場合もあるが、このような場合も、本発明の範
囲に含まれる。Ｓｂの有無以外の点で、内層６と外層８
とは同一組成としても良いが、例えば貴金属触媒組成を
内層６と外層８とで変えても良い。
【０００８】１０，１２は一対の電極で、それぞれ内層
６に接続し、１４は基板４の裏面等に設けたヒータであ
る。そして実施例では、ＣＯ検出時の金属酸化物半導体
の抵抗値と、ＬＰＧやメタン等の可燃性ガスの検出時の
抵抗値とが近似するので、高温域でも低温域でも共通の
１つの負荷抵抗を接続し、その負荷抵抗への出力電圧等
を用いて、ＣＯと可燃性ガスとを検出する。
６に接続し、１４は基板４の裏面等に設けたヒータであ
る。そして実施例では、ＣＯ検出時の金属酸化物半導体
の抵抗値と、ＬＰＧやメタン等の可燃性ガスの検出時の
抵抗値とが近似するので、高温域でも低温域でも共通の
１つの負荷抵抗を接続し、その負荷抵抗への出力電圧等
を用いて、ＣＯと可燃性ガスとを検出する。
【０００９】図２に、実施例のガスセンサ２へのヒータ
電力の波形を示すと、ガスセンサ２は１周期３０秒で動
作し、最初の５秒間ヒータ１４に電力を加えて、最高温
度を例えば４００〜４５０℃とする。そして高温側の最
後のポイントＳ１での抵抗値から、メタンやＬＰＧ等の
可燃性ガスを検出する。残る２５秒間ヒータ１４をオフ
し、低温側の最後のポイントＳ２の抵抗値からＣＯを検
出する。ＣＯ検出時の金属酸化物半導体の温度はほぼ室
温である。なおこの明細書において、高温域や低温域は
金属酸化物半導体の温度が、高温側にあるか、低温側に
あるかを意味し、例えばヒータをオフした直後であれ
ば、金属酸化物半導体の温度は高温側にあり、その時点
の抵抗値をメタン検出用にサンプリングしても良い。ま
たヒータ１４に電力を加える始めた直後は、金属酸化物
半導体は低温側にあるので、ヒータ電力の印加を開始し
た直後の出力を、ＣＯの検出用にサンプリングしても良
い。さらに５秒／２５秒の３０秒周期の条件は、センサ
の構造や許容消費電力に応じて自由に変えることができ
る。
電力の波形を示すと、ガスセンサ２は１周期３０秒で動
作し、最初の５秒間ヒータ１４に電力を加えて、最高温
度を例えば４００〜４５０℃とする。そして高温側の最
後のポイントＳ１での抵抗値から、メタンやＬＰＧ等の
可燃性ガスを検出する。残る２５秒間ヒータ１４をオフ
し、低温側の最後のポイントＳ２の抵抗値からＣＯを検
出する。ＣＯ検出時の金属酸化物半導体の温度はほぼ室
温である。なおこの明細書において、高温域や低温域は
金属酸化物半導体の温度が、高温側にあるか、低温側に
あるかを意味し、例えばヒータをオフした直後であれ
ば、金属酸化物半導体の温度は高温側にあり、その時点
の抵抗値をメタン検出用にサンプリングしても良い。ま
たヒータ１４に電力を加える始めた直後は、金属酸化物
半導体は低温側にあるので、ヒータ電力の印加を開始し
た直後の出力を、ＣＯの検出用にサンプリングしても良
い。さらに５秒／２５秒の３０秒周期の条件は、センサ
の構造や許容消費電力に応じて自由に変えることができ
る。
【００１０】図３に変形例のガスセンサ２０の構造を示
すと、２２は中心電極、２４はその周囲を取り囲むコイ
ル状のヒータ兼用電極で、２６は内層のＳｎＯ2で、電
極２２，２４間が内層６で構成されるようにし、２８は
外層のＳｎＯ2である。そして内層２６は図１での内層
６と同様の材料を用い、外層２８は図１での外層８と同
様の材料を用いる。この場合、内層２６はヒータコイル
２４を覆うようにし、外層２８の厚さは例えば１０〜１
００μｍ程度とする。
すと、２２は中心電極、２４はその周囲を取り囲むコイ
ル状のヒータ兼用電極で、２６は内層のＳｎＯ2で、電
極２２，２４間が内層６で構成されるようにし、２８は
外層のＳｎＯ2である。そして内層２６は図１での内層
６と同様の材料を用い、外層２８は図１での外層８と同
様の材料を用いる。この場合、内層２６はヒータコイル
２４を覆うようにし、外層２８の厚さは例えば１０〜１
００μｍ程度とする。
【００１１】図１のガスセンサ２を以下の手順で製造
し、その特性を評価した。内層６及び外層８はいずれも
２０μｍ厚とし、内層６，外層８ともＳｎＯ2１００重
量部に対して４重量％のＰｔを添加し、内層６のＳｎＯ
2に対しては、Ｓｂの塩化物を添加してＳｂ／Ｓｎの原
子比で１％のＳｂを添加し、７００℃で焼成した。この
過程で、Ｓｂ塩化物は大部分Ｓｂ酸化物に転化する。次
いで得られた内層材料をスクリーン印刷して７００℃で
焼結し、その上にＳｂ無添加の外層材料をスクリーン印
刷し、同様に７００℃で焼結してガスセンサ２とした。
比較例として、内層／外層共にＳｂ無添加とし、各２０
μｍ厚に重ねたもの（合計膜厚４０μｍ）を調製した。
図４，図５は実施例のガスセンサの特性図で、図４はメ
タン中での、−１０〜５０℃での範囲での温湿度依存性
を示す。また図５はＣＯ中での、−１０〜５０℃の温湿
度依存性を示す。各測定はサンプル数５で行い、図には
平均値を表示する。
し、その特性を評価した。内層６及び外層８はいずれも
２０μｍ厚とし、内層６，外層８ともＳｎＯ2１００重
量部に対して４重量％のＰｔを添加し、内層６のＳｎＯ
2に対しては、Ｓｂの塩化物を添加してＳｂ／Ｓｎの原
子比で１％のＳｂを添加し、７００℃で焼成した。この
過程で、Ｓｂ塩化物は大部分Ｓｂ酸化物に転化する。次
いで得られた内層材料をスクリーン印刷して７００℃で
焼結し、その上にＳｂ無添加の外層材料をスクリーン印
刷し、同様に７００℃で焼結してガスセンサ２とした。
比較例として、内層／外層共にＳｂ無添加とし、各２０
μｍ厚に重ねたもの（合計膜厚４０μｍ）を調製した。
図４，図５は実施例のガスセンサの特性図で、図４はメ
タン中での、−１０〜５０℃での範囲での温湿度依存性
を示す。また図５はＣＯ中での、−１０〜５０℃の温湿
度依存性を示す。各測定はサンプル数５で行い、図には
平均値を表示する。
【００１２】検出目標は例えばメタン３５００ppmとＣ
Ｏ１００ppmであり、２０℃６５％でメタン３５００ppm
中での平均抵抗値は６.２ＫΩであり、ＣＯ１００ppmで
２０℃６５％中の平均抵抗値は１６ＫΩで、同じ負荷抵
抗を用い得る。またメタンに対する温湿度依存性は小さ
い。
Ｏ１００ppmであり、２０℃６５％でメタン３５００ppm
中での平均抵抗値は６.２ＫΩであり、ＣＯ１００ppmで
２０℃６５％中の平均抵抗値は１６ＫΩで、同じ負荷抵
抗を用い得る。またメタンに対する温湿度依存性は小さ
い。
【００１３】図６，図７に、内層／外層ともＳｂ無添加
の他は実施例と同様のガスセンサに対する、メタンとＣ
Ｏへの特性を示す。ＣＯ１００ppm中で２０℃６５％で
の抵抗値は３３０ＫΩであり、メタン３５００ppm中の
抵抗値との比が６０倍程度にも達するため、負荷抵抗を
メタン検出時とＣＯ検出時とで切り替えねばならない。
さらにＣＯ検出時に、極端に大きな温湿度依存性が存在
し、温湿度の影響を完全に補正することは難しい。これ
らのことから、内層６のみにＳｂを添加したガスセンサ
２を用いることにより、メタンとＣＯとの検出時の抵抗
値のレベルを揃え、ＣＯに対する温湿度依存性を小さく
できることが分かる。
の他は実施例と同様のガスセンサに対する、メタンとＣ
Ｏへの特性を示す。ＣＯ１００ppm中で２０℃６５％で
の抵抗値は３３０ＫΩであり、メタン３５００ppm中の
抵抗値との比が６０倍程度にも達するため、負荷抵抗を
メタン検出時とＣＯ検出時とで切り替えねばならない。
さらにＣＯ検出時に、極端に大きな温湿度依存性が存在
し、温湿度の影響を完全に補正することは難しい。これ
らのことから、内層６のみにＳｂを添加したガスセンサ
２を用いることにより、メタンとＣＯとの検出時の抵抗
値のレベルを揃え、ＣＯに対する温湿度依存性を小さく
できることが分かる。
【００１４】図８〜図１３は、内層のみにＳｂを添加し
たもの（図８，図１１）、内層／外層の双方に１原子％
のＳｂを添加したもの（図９，図１２）、Ｓｂ１原子％
の内層６のみを設けて、外層８を設けなかったもの（図
１０，図１３）の特性を示す。触媒添加量は、Ｐｔ／Ｓ
ｎＯ２が０.５重量％で、膜厚は内層／外層とも２０μ
ｍである。これらは高温域への加熱時のヒータ電圧に対
して、メタン中やＣＯ中の抵抗値がどのように変化する
かを示したものである。サンプリング条件は図２の通り
で、図１１〜図１３では、高温側のヒータ電圧に対し
て、低温域での抵抗値を示している。またガスセンサ２
の標準的駆動条件は、高温側が５Ｖである。さらに、結
果は７ヶのセンサの平均値と最大／最小の範囲で示す。
たもの（図８，図１１）、内層／外層の双方に１原子％
のＳｂを添加したもの（図９，図１２）、Ｓｂ１原子％
の内層６のみを設けて、外層８を設けなかったもの（図
１０，図１３）の特性を示す。触媒添加量は、Ｐｔ／Ｓ
ｎＯ２が０.５重量％で、膜厚は内層／外層とも２０μ
ｍである。これらは高温域への加熱時のヒータ電圧に対
して、メタン中やＣＯ中の抵抗値がどのように変化する
かを示したものである。サンプリング条件は図２の通り
で、図１１〜図１３では、高温側のヒータ電圧に対し
て、低温域での抵抗値を示している。またガスセンサ２
の標準的駆動条件は、高温側が５Ｖである。さらに、結
果は７ヶのセンサの平均値と最大／最小の範囲で示す。
【００１５】図８と、図９，図１０との比較から、内層
のみにＳｂを添加した実施例では、メタン感度を高くで
き、かつメタン検出時の代表的な妨害ガスである水素
と、メタンとの相対感度をメタン有利にすることができ
る。また図１１と、図１２，図１３との比較から、内層
のみにＳｂを添加した実施例では、ＣＯ感度が大きいこ
とことが分かる。ＣＯ１００ppm中とメタン３５００ppm
中との抵抗値の比は、実施例で約３で、共通の負荷抵抗
を使い得る範囲である。
のみにＳｂを添加した実施例では、メタン感度を高くで
き、かつメタン検出時の代表的な妨害ガスである水素
と、メタンとの相対感度をメタン有利にすることができ
る。また図１１と、図１２，図１３との比較から、内層
のみにＳｂを添加した実施例では、ＣＯ感度が大きいこ
とことが分かる。ＣＯ１００ppm中とメタン３５００ppm
中との抵抗値の比は、実施例で約３で、共通の負荷抵抗
を使い得る範囲である。
【００１６】図１４〜図１９は、図８〜図１３と同様の
ガスセンサの特性を示し、異なるのは内層６、外層８と
も０.５重量％のＰｔに代えて、１.５重量％（ＳｎＯ2
との重量比）のＰｄを内層６／外層８ともに加えた点で
ある。Ｓｂ添加量は、実施例では内層６（２０μｍ厚）
に対してＳｎとの原子比で１％で、外層８（２０μｍ
厚）ではＳｂ無添加である。図１４，図１７は内層６の
みに１原子％のＳｂを加えた実施例の結果を示し、図１
５，図１８は内層６，外層８とも１原子％のＳｂを加え
た比較例の結果を示し、図１６，図１９は１原子％のＳ
ｂを加えた内層６のみを設けて、外層８を設けなかった
比較例の結果を示す。
ガスセンサの特性を示し、異なるのは内層６、外層８と
も０.５重量％のＰｔに代えて、１.５重量％（ＳｎＯ2
との重量比）のＰｄを内層６／外層８ともに加えた点で
ある。Ｓｂ添加量は、実施例では内層６（２０μｍ厚）
に対してＳｎとの原子比で１％で、外層８（２０μｍ
厚）ではＳｂ無添加である。図１４，図１７は内層６の
みに１原子％のＳｂを加えた実施例の結果を示し、図１
５，図１８は内層６，外層８とも１原子％のＳｂを加え
た比較例の結果を示し、図１６，図１９は１原子％のＳ
ｂを加えた内層６のみを設けて、外層８を設けなかった
比較例の結果を示す。
【００１７】図１４と、図１５，図１６との比較から明
らかなように、内層６のみにＳｂを加えることによりメ
タン感度が向上し、メタンと水素との選択性もメタン有
利となる。図１１〜図１３の例では、内層６のみにＳｂ
を加えた方がＣＯ感度が高かったが、１.５重量％のＰ
ｄを加えた場合、ＣＯ感度には大差が見られない。
らかなように、内層６のみにＳｂを加えることによりメ
タン感度が向上し、メタンと水素との選択性もメタン有
利となる。図１１〜図１３の例では、内層６のみにＳｂ
を加えた方がＣＯ感度が高かったが、１.５重量％のＰ
ｄを加えた場合、ＣＯ感度には大差が見られない。
【００１８】実施例ではＳｂ／Ｓｎを１原子％とした例
を示したが、０.１〜１０原子％の範囲で類似の特性が
得られる。触媒の種類や組成は任意で、好ましくは貴金
属を金属換算で０.１〜１０重量％／ＳｎＯ２、より好
ましくは０.３〜８重量％／ＳｎＯ２とする。
を示したが、０.１〜１０原子％の範囲で類似の特性が
得られる。触媒の種類や組成は任意で、好ましくは貴金
属を金属換算で０.１〜１０重量％／ＳｎＯ２、より好
ましくは０.３〜８重量％／ＳｎＯ２とする。
【図１】 実施例のガスセンサの断面図
【図２】 実施例のガスセンサへのヒータ電力の波形
を示す図
を示す図
【図３】 変形例のガスセンサの断面図
【図４】 内層に１原子％のＳｂを添加した実施例の
ガスセンサの特性図で、メタンに対する温湿度特性を示
す
ガスセンサの特性図で、メタンに対する温湿度特性を示
す
【図５】 内層に１原子％のＳｂを添加した実施例の
ガスセンサの特性図で、ＣＯに対する温湿度特性を示す
ガスセンサの特性図で、ＣＯに対する温湿度特性を示す
【図６】 Ｓｂ無添加の従来例のガスセンサの特性図
で、メタンに対する温湿度特性を示す
で、メタンに対する温湿度特性を示す
【図７】 Ｓｂ無添加の従来例のガスセンサの特性図
で、ＣＯに対する温湿度特性を示す
で、ＣＯに対する温湿度特性を示す
【図８】 内層に１原子％のＳｂを添加した実施例の
ガスセンサでの、メタンに対するヒータ電圧依存性を示
す特性図
ガスセンサでの、メタンに対するヒータ電圧依存性を示
す特性図
【図９】 外層／内層共に１原子％のＳｂを添加した
従来例での、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特
性図
従来例での、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特
性図
【図１０】 １原子％のＳｂを添加した単層からなる従
来例での、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性
図
来例での、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性
図
【図１１】 １原子％のＳｂを内層に添加した実施例の
ガスセンサでの、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す
特性図
ガスセンサでの、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す
特性図
【図１２】 外層／内層共にＳｂを添加した従来例で
の、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
の、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１３】 Ｓｂを添加した単層からなる従来例での、
ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１４】 貴金属濃度を変えた実施例での、メタンに
対するヒータ電圧依存性を示す特性図
対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１５】 外層／内層共にＳｂを添加した従来例で
の、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
の、メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１６】 Ｓｂを添加した単層からなる従来例での、
メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
メタンに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１７】 貴金属濃度を変えた実施例での、ＣＯに対
するヒータ電圧依存性を示す特性図
するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１８】 外層／内層共にＳｂを添加した従来例で
の、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
の、ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
【図１９】 Ｓｂを添加した単層からなる従来例での、
ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
ＣＯに対するヒータ電圧依存性を示す特性図
２ ガスセンサ ４ 絶縁基板 ６ 内層 ８ 外層 １０，１２ 電極 １４ ヒータ
Claims (4)
- 【請求項１】 ヒータにより、金属酸化物半導体の温度
を周期的に変化させ、該金属酸化物半導体の抵抗値から
ＣＯと可燃性ガスとを検出するようにしたガスセンサに
おいて、 前記金属酸化物半導体を、Ｓｂを添加したＳｎＯ２を用
いた内層を、Ｓｂ無添加のＳｎＯ２を用いた外層で被覆
して構成したことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項２】 前記可燃性ガスがメタンで、かつ金属酸
化物半導体の温度を高温域と低温域とに周期的に変化さ
せ、高温域での金属酸化物半導体の抵抗値からメタンを
検出し、低温域での金属酸化物半導体の抵抗値からＣＯ
を検出するように構成したことを特徴とする、請求項１
のガスセンサ。 - 【請求項３】 前記内層に少なくとも１対の電極を接続
したことを特徴とする、請求項１または２のガスセン
サ。 - 【請求項４】 Ｓｂ添加のＳｎＯ２からなる内層を、Ｓ
ｂ無添加のＳｎＯ２からなる外層で被覆した金属酸化物
半導体の、前記内層に少なくとも一対の電極を接続し、
かつ前記金属酸化物半導体をヒータにより加熱して、そ
の温度を周期的に変化させて、前記金属酸化物半導体の
抵抗値からＣＯ及び可燃性ガスを検出する、ガス検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129528A JP2000321231A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ガスセンサ及びガス検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11129528A JP2000321231A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ガスセンサ及びガス検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321231A true JP2000321231A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15011751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11129528A Pending JP2000321231A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ガスセンサ及びガス検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321231A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100867576B1 (ko) * | 2007-01-26 | 2008-11-10 | 경북대학교 산학협력단 | 주석산화물 센서 및 그 제조방법 |
| RU2548049C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11129528A patent/JP2000321231A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100867576B1 (ko) * | 2007-01-26 | 2008-11-10 | 경북대학교 산학협력단 | 주석산화물 센서 및 그 제조방법 |
| RU2548049C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа |
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