JP2010066009A - 薄膜ガスセンサ - Google Patents
薄膜ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010066009A JP2010066009A JP2008229793A JP2008229793A JP2010066009A JP 2010066009 A JP2010066009 A JP 2010066009A JP 2008229793 A JP2008229793 A JP 2008229793A JP 2008229793 A JP2008229793 A JP 2008229793A JP 2010066009 A JP2010066009 A JP 2010066009A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- temperature
- sensing electrode
- gas
- resistance
- 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
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
【解決手段】ヒータ層3により加熱された感知電極層511、検出部511aおよび測温抵抗体511bの温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化に変換して検出し、さらにこの電圧の変化に基づいてヒータ層3の温度の高低を判別し、この高低に基づいてヒータ層3の温度制御を行う薄膜ガスセンサとした。
【選択図】図1
Description
ちなみにSnO2などの粉体を焼結してガス感応層を形成したガスセンサは、スクリーン印刷等の方法を用いてガス感応層の厚みを可能な限り薄膜化してガス感応層の熱容量を小さくしている。しかし、その薄膜化には限界があり、電池駆動に適した薄さにまでガス感応層を充分に薄くすることが困難である。
このため、ガスセンサを電池駆動する場合、ガス感応層の熱容量は大きすぎることとなり、ガス感応層を高温に加熱するには大きい電力が必要となって電池の消耗が激しくなる。このような理由により、ガス感応層を電池駆動するガスセンサは、実用化が困難であった。
Si基板1はシリコン(Si)により形成され、貫通孔を有するように形成される。
熱絶縁支持層2はこの貫通孔の開口部に張られてダイアフラム様に形成されており、Si基板1の上に設けられる。
熱酸化層21は、熱絶縁層として形成され、ヒータ層3で発生する熱をSi基板1側へ熱伝導しないようにして熱容量を小さくする機能を有する。また、この熱酸化層21はプラズマエッチングに対して高い抵抗力を示し、後述するプラズマエッチングによるSi基板1への貫通孔の形成を容易にする。
CVD―Si3N4層22は、熱酸化層21の上側に形成される。
CVD―SiO2層23は、CVD―Si3N4層22の上側に形成される。CVD―SiO2層23は、ヒータ層3との密着性を向上させるとともに電気的絶縁を確保する。CVD(化学気相成長法)によるSiO2層は内部応力が小さい。
電気絶縁層4は、電気的に絶縁を確保するSiO2絶縁層からなり、熱絶縁支持層2およびヒータ層3を覆うように設けられる。また、電気絶縁層4は、ヒータ層3と感知電極層511,512との間に電気的な絶縁を確保しつつガス感応層52との密着性を向上させる。
ガス感応層52は、SbをドープしたSnO2層からなり、図12に示すように、一対の感知電極層511,512を渡されるように電気絶縁層4の上に形成される。
図示しないが、信号処理・駆動部は、信号処理部と駆動部とを一体に構成したものであり、ヒータ層3を電気により駆動するように接続され、また、感知電極層511,512を介してガス感応層52のセンサ抵抗値の変化を検出するように接続される。信号処理・駆動部によりガス検出駆動が行われるとともに可燃性ガスの検知が行われる。このような信号処理・駆動部は、薄膜ガスセンサ100に内蔵される構成としたり、または、別途外付けされるようにしても良い。薄膜ガスセンサ100の構成はこのようなものである。
薄膜ガスセンサ100の駆動方式はこのようなものである。
特に先に説明した従来技術の薄膜ガスセンサ100では、図9,図13で示す構成からも明らかなように、電気絶縁層4やガス選択燃焼層53によりガス感応層52が覆われているため、ガス感応層付近52の直接的な温度計測は容易ではなかった。
吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層のうち一方に電気的に接続される測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
前記感知電極層および前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする。
吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層にそれぞれ電気的に接続される一対の測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
一方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される一方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする。
また、感知電極層と測温抵抗体とがガス感応層の両側に配置されるようにしたため、ガス感応層の両側の電位は等しくなるように機能し、漏れ電流の低減につながる。
吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層にそれぞれ電気的に接続される一対の測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
一方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される一方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する第1測温検出部と、
他方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される他方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する第2測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
第1測温検出部、第2測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
第1測温検出部および第2測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする。
また、感知電極層と測温抵抗体とがガス感応層の両側に配置されるようにしたため、ガス感応層の両側の電位は等しくなるように機能し、漏れ電流の低減につながる。
また、ガス感応層の両側に配置される感知電極層と測温抵抗体との温度計測を共に行うため、より高精度な温度制御に寄与する。
前記薄膜ガスセンサは、貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
この熱絶縁支持層上に設けられる前記ヒータ層と、
前記熱絶縁支持層および前記ヒータ層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
この電気絶縁層上に設けられる一対の前記感知電極層と、
この電気絶縁層および一対の前記感知電極層の上に設けられる前記ガス感応層と、
を具備することを特徴とする。
前記ガス感応層は、SnO2により形成されることを特徴とする。
前記薄膜ガスセンサは、更に前記ガス感応層の表面を覆うように設けられ、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、または、PdとPtとを含む合金を触媒として担持したAl2O3焼結材によるガス選択燃焼層を備えることを特徴とする。
前記測温抵抗体および前記感知電極層は、Pd(パラジウム)、Pt(白金)またはPdとPtとを含む合金による層を有することを特徴とする。
また、感知電極層と測温抵抗体とがガス感応層の両側に配置されるようにしたため、ガス感応層の両側の電位は等しくなって漏れ電流の低減につながり、その結果として正確な温度測定を可能とする。
また、感知電極層と測温抵抗体とがガス感応層の両側に配置されるようにしたため、ガス感応層の両側の電位は等しくなって漏れ電流の低減につながり、その結果として正確な温度測定を可能とする。
また、ガス感応層の両側に配置される感知電極層と測温抵抗体との温度計測を行うため、より高精度な温度制御に寄与する。
測温は、ガス感応層52の抵抗値測定用の感知電極層511,512のうち、左側の斜線部で表された一方の感知電極層511,検出部511a,測温抵抗体511bを使用する。
検出部511aは、感知電極層511の一方に電気的に接続されており、図1でも明らかなように、波状曲線状のヒータ層3の上側で交差するようになされており、電気絶縁層4を介してヒータ層3からの熱を受熱して温度上昇し易く形成されている。
測温抵抗体511bは、検出部511aの一方に電気的に接続されており、ガス選択燃焼層53から外部に突出して電気的に接続可能になされている。感知電極層511と測温抵抗体511bとは同一形状(図1では長方形)に形成される。
検出部512aは、感知電極層512の一方に電気的に接続されており、図1でも明らかなように波状曲線状のヒータ層3の上側で交差するようになされており、電気絶縁層4を介してヒータ層3からの加熱により温度上昇し易く形成されている。なお、右側には測温抵抗体は形成されない。
まず、信号処理・駆動部9は、測温検出部6から出力された電圧信号を取得する手段として機能する。
測温検出部6は、図2(a)で示すように、一定電圧Vtを印加する電源部61、シャント抵抗両端電圧Vstを取得するためのシャント抵抗62を備える。この場合直列に接続された感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bの合成抵抗がRtになる。Rtは次式から算出される。
信号処理・駆動部9は、算出したRtから温度を算出する算出手段として機能する。この信号処理・駆動部9には、図示しない内蔵メモリにRtの抵抗値に一対一で対応する温度値を予め登録しており(あるいは一定範囲の抵抗値(例えば10kΩから15kΩという範囲の抵抗値)に一対一で対応する温度値を予め登録しており)、抵抗値を温度値に変換する。さらには最小自乗法等で割り出した変換式に抵抗値を代入して温度値を生成するようにしても良い。この抵抗値に一対一で対応する温度値を登録する際、ヒータ層3ではなく、外部からの加熱によりこれら決定を行えば、温度の客観性を担保できる。次にヒータ層3に印加するパワーを決める際に、測温抵抗体の抵抗値により、所望のパワーを印加することが可能となる。これら方法により温度を取得する。
ガス感応層検出部8は、図2(b)で示すように、一定電圧Vsを印加する電源部81、シャント抵抗両端電圧Vssを取得するためのシャント抵抗82を備える。この場合直列に接続された感知電極層511、検出部511a、ガス感応層52、検出部511b、感知電極層512の合成抵抗がRsになる。Rsは次式のようになる。
信号処理・駆動部9は、印加電圧Vsやシャント抵抗両端電圧Vssから上記数2によりRsを算出する算出手段として機能する。
信号処理・駆動部9は、算出したRsの変化に基づいて一酸化炭素(CO)、メタンガス(CH4)、プロパンガス(C3H8)、エタノール蒸気(C2H5OH)等の有無を検知することとなる。ガス検出はこのようにして行われる。
まず、板状のシリコンウェハ(図示せず)の表裏両面には、熱酸化法により熱酸化が施されて膜圧0.3μmの熱酸化SiO2膜が形成される。熱酸化層21は一方の面に形成された熱酸化SiO2膜が該当する。
このようにして形成された熱絶縁支持層2は、図9からも明らかなように、ダイアフラム構造の支持層となる。
この一対の感知電極層511,512の形成方法は、まず、接合層および電極層の成膜をする。この成膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、通常のスパッタリング法によって行う。成膜条件は接合層(Ta)、電極層(Pt)、ともに同じで、Arガス圧力は1Pa、成膜温度は300℃、RFパワーは2W/cm2である。膜厚は接合層となるTaが10nm、電極層となるPtが200nmとする。なお、接合層(Ta)を形成しない場合では電極層(Pt)のみスパッタリングすることとなる。
このガス感応層52の形成方法は、まず、レジストで全面を覆った後に、微細加工でガス感応層52を成膜する部分(検出部511a,512aの上面、および、検出部511a,512aの間の部分)のみレジストを除去する。これにより、開口部以外をレジストで被覆したパターンを形成する。この開口部のサイズは、例えば、100μm□となる。
所定厚みとなるようにSnO2薄膜をスパッタで成膜した後、レジストリフトオフ法でレジストの除去と同時に不要部分(レジスト上)に付着したSnO2薄膜を除去する。そして400nm厚みのSnO2薄膜が成膜される。このようにして形成されたガス感応層52の大きさは、100μm□程度となる。
薄膜ガスセンサ100の製造方法はこのようなものである。
一般に薄膜ガスセンサによれば、ウェハ内の面内バラツキに加え、ウェハ毎のヒータ層3の厚さおよび組成のバラツキに起因してヒータ層3の抵抗値は必ずしも一定値ではなく発熱温度にばらつきを生じるが、本発明によれば、ヒータ層3の抵抗値が一定値でないような場合でも、ヒータ層3の出力電力や発熱温度が最適になるようにヒータ層駆動部7が温度制御を行う。特にガス感応層52に近い位置で温度を検出する。このため、検出対象である被検出ガス感度が最大となり、かつ、検出対象ではない非検出ガス感度が最小となるセンサ温度で稼働される薄膜ガスセンサとすることができる。また、長期にわたる駆動の結果、ヒータ層3の劣化等により、ヒータ層3の温度係数が変化した場合にも、感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bの抵抗値をモニタリングすることにより、印加パワーを修正してさせ、所望の温度を得ることができる。
両側の感知電極層511,512にそれぞれ検出部511a,512aや測温抵抗体511b,512bが接続されているが、測温は、左側の斜線部で表された一方の感知電極層511,検出部511a,測温抵抗体511bのみを使用する。
検出部511aは、感知電極層511の一方に電気的に接続されており、図4でも明らかなように、波状曲線状のヒータ層3の上側で交差するようになされており、電気絶縁層4を介してヒータ層3からの熱を受熱して温度上昇し易く形成されている。
測温抵抗体511bは、検出部511aの一方に電気的に接続されており、ガス選択燃焼層53から外部に突出して電気的に接続可能になされている。感知電極層511と測温抵抗体511bとは同一形状(図4では長方形)に形成される。
また、回路系は、図3,図5で示すように構成される。全体の回路ブロックは図3に示す先の形態と同じである。まず、図3の上側で示すように、直列に接続された感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bには測温検出部6が接続される。また、図3の中側で示すように、ヒータ層3にはヒータ層駆動部7が接続される。さらにまた、図3の下側で示すように、直列に接続された感知電極層511、検出部511a、ガス感応層52、検出部512a、感知電極層512にはガス感応層検出部8が接続される。これら測温検出部6、ヒータ層駆動部7およびガス感応層検出部8は信号処理・駆動部9に接続される。測温・ガス検出用回路ブロックでは、図2(a),(b)で示した回路がまとめられたものである。
先に図1〜図3,図9を用いて説明した形態では、一方では感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bを備えるが他方では感知電極層511、検出部511aのみであって測温抵抗体がないという形状の相違があり、測温抵抗体の抵抗値をモニタリング中に、ガス濃度が高くなってガス感知膜の抵抗が低下すると、形状の相違による抵抗値の相違から電位差が生じ、漏れ電流による誤差が生じる。しかし、本形態では、左右両側で同じ形状として抵抗値を同じくしたため検出部511a,511b間の電位は等しくなるように機能し、電極間での漏れ電流は発生しない。これにより漏れ電流に影響されることなくガス感応層52の抵抗値を精度良く計測できるようにした。
さらに、本発明によれば、製造時のばらつきによりヒータ層3の抵抗値が一定値でないような場合でも、ヒータ層3の出力電力や発熱温度が最適になるようにヒータ層駆動部7が温度制御を行って温度を一定にする。特にガス感応層52に近い位置で温度を検出する。このため、検出対象である被検出ガス感度が最大となり、かつ、検出対象ではないガス非検出ガス感度が最小となるセンサ温度で稼働される薄膜ガスセンサとすることができる。また、長期にわたる駆動の結果、ヒータ層3の劣化等により、ヒーターの温度係数が変化した場合にも、感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bの抵抗値をモニタリングすることにより、印加パワーを変化させ、所望の温度を得ることができる。
両側の感知電極層511,512にそれぞれ検出部511a,512aや測温抵抗体511b,512bが接続されており、測温も、ガス感応層52の抵抗値測定用の両側の感知電極層511,512、検出部511a,512a、測温抵抗体511b,512bを使用する。
検出部511aは、感知電極層511の一方に電気的に接続されており、図6でも明らかなように、波状曲線状のヒータ層3の上側で交差するようになされており、電気絶縁層4を介してヒータ層3からの加熱を受熱して温度上昇し易く形成されている。
測温抵抗体511bは、検出部511aの一方に電気的に接続されており、ガス選択燃焼層53から外部に突出して電気的に接続可能になされている。感知電極層511と測温抵抗体511bとは同一形状(図6では長方形)に形成される。
また、回路系は、図7,図8で示すように構成される。まず、図8の上側で示すように、直列に接続された感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bには第1測温検出部6aが接続される。図8の上から2番目で示すように、直列に接続された感知電極層512、検出部512a、測温抵抗体512bには第2測温検出部6bが接続される。また、図8の上から3番目で示すように、ヒータ層3にはヒータ層駆動部7が接続される。さらにまた、図8の下側で示すように、直列に接続された感知電極層511、検出部511a、ガス感応層52、検出部512a、感知電極層512にはガス感応層検出部8が接続される。これら第1測温検出部6a、第2測温検出部6b、ヒータ層駆動部7およびガス感応層検出部8は信号処理・駆動部9に接続される。
まず、信号処理・駆動部9は、第1測温検出部6a,第2測温検出部6bから出力された電圧信号を取得する手段として機能する。
第1測温検出部6aは図7で示すように一定電圧Vtを印加する電源部61、シャント抵抗両端電圧Vstを取得するためのシャント抵抗62を備える。この場合直列に接続された感知電極層511、検出部511a、測温抵抗体511bの合成抵抗がRtになる。Rtは上記数1から算出される。
信号処理・駆動部9は、算出した二値のRtから差分抵抗値を算出する算出手段として機能する。検出部511aと検出部512aとの長さを相違から抵抗値が相違するため、特にヒータ層3の直上で温度変化が確実になされる検出部511aと検出部512aとの抵抗値の差分値が得られる。両者の抵抗値の差分を取ることにより、感知電極層511,512、測温抵抗体511b,512bの温度が上昇しない箇所の抵抗値の影響をなくすることができる。
信号処理・駆動部9は、図示しない内蔵メモリに抵抗値の差分値に一対一で対応する温度値を予め登録しており(あるいは一定範囲の差分値(例えば5Ωから10Ωという範囲の抵抗値)に一対一で対応する温度値を予め登録しており)、差分値に対して温度値に変換する。さらには最小自乗法等で割り出した変換式に差分値を代入して温度値を生成するようにしても良い。この差分値に一対一で対応する温度値を登録する際、ヒータ層3ではなく、外部からの加熱によりこれら決定を行えば、温度の客観性を担保できる。次にヒータ層3に印加するパワーを決める際に、検出部511a,512aの差分値により、所望のパワーを印加することが可能となる。これら方法により温度を取得する。
ガス感応層検出部8は、図7で示すように、一定電圧Vsを印加する電源部81、シャント抵抗両端電圧Vssを取得するためのシャント抵抗82を備える。この場合直列に接続された知電極層511、検出部511a,ガス感応層52、検出部512a、感知電極層512の合成抵抗がRsになる。Rsは上記数2から算出される。
信号処理・駆動部9は、印加電圧Vsやシャント抵抗両端電圧Vssから上記数2によりRsを算出する算出手段として機能する。
信号処理・駆動部9は、算出したRsの変化に基づいて一酸化炭素(CO)、メタンガス(CH4)、プロパンガス(C3H8)、エタノール蒸気(C2H5OH)等の有無を検知することとなる。ガス検出はこのようにして行われる。
両者の抵抗値の差分を取ることにより、測温抵抗体の温度が上昇しない箇所の抵抗値の影響をなくすることができ、計測精度の向上を実現する。
また、ばらつきによりヒータ層3の出力電力や発熱温度が最適になるようにヒータ層駆動部が温度制御を行う。特にガス感応層52に近い位置で温度を検出する。このため、検出対象である被検出ガス感度が最大となり、かつ、検出対象ではない非検出ガス感度が最小となるセンサ温度で稼働される薄膜ガスセンサとすることができる。また、長期にわたる駆動の結果、ヒータ層3の劣化等により、ヒータ層3の温度係数が変化した場合にも、感知電極層511,512、検出部511a,512a、測温抵抗体511b,512bの抵抗値をモニタリングすることにより、印加パワーを変化させ、所望の温度を得ることができる。
また、本形態では、左右両側でほぼ同じ形状として抵抗値をほぼ同じくしたため検出部511a,511b間の電位はほぼ等しくなるように機能し、電極間での漏れ電流は発生しない。これにより漏れ電流に影響されることなくガス感応層52の抵抗値を精度良く計測できるようにした。
1:Si基板
2:絶縁支持層
21:熱酸化層
22:CVD−Si3N4層
23:CVD−SiO2層
3:ヒータ層(Ta/PtW/Taヒータ)
4:電気絶縁層(SiO2絶縁層)
5:ガス検出部
511:感知電極層(Pt/Ta層)
511a:検出部
511b:測温抵抗体
512:感知電極層(Pt/Ta層)
512a:検出部
512b:測温抵抗体
52:ガス感応層(SnO2層)
53:ガス選択燃焼層(触媒担持多孔質アルミナ)
6:測温検出部
6a:第1測温検出部
6b:第2測温検出部
61:電源部
62:シャント抵抗
63:電源部
64:シャント抵抗
7:ヒータ層駆動部
8:ガス感応層検出部
81:電源部
82:シャント抵抗
Claims (7)
- 吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層のうち一方に電気的に接続される測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
前記感知電極層および前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層にそれぞれ電気的に接続される一対の測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
一方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される一方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 吸着したガスによりその電気抵抗値が変化するガス感応層と、
ガス感応層の離れた二カ所に設けられる一対の感知電極層と、
一対の感知電極層にそれぞれ電気的に接続される一対の測温抵抗体と、
ガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体の近傍に設けられて、これらガス感応層、一対の感知電極層および一対の測温抵抗体を加熱するヒータ層と、
一方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される一方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する第1測温検出部と、
他方の前記感知電極層およびこの感知電極層に接続される他方の前記測温抵抗体の温度に応じた抵抗値の変化を電圧の変化として検出する第2測温検出部と、
ヒータ層を駆動するヒータ層駆動部と、
第1測温検出部、第2測温検出部およびヒータ層駆動部が接続される信号処理・駆動部と、
を備え、この信号処理・駆動部は、
第1測温検出部および第2測温検出部から出力された電圧に基づいて温度を算出する温度算出手段と、
算出した温度と目標の温度とを比較し、ヒータ層を目標の温度に近づけるようにヒータ層駆動部を制御するヒータ層駆動手段と、
として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 前記薄膜ガスセンサは、貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
この熱絶縁支持層上に設けられる前記ヒータ層と、
前記熱絶縁支持層および前記ヒータ層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
この電気絶縁層上に設けられる一対の前記感知電極層と、
この電気絶縁層および一対の前記感知電極層の上に設けられる前記ガス感応層と、
を具備することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサ。 - 前記ガス感応層は、SnO2により形成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の薄膜ガスセンサ。
- 前記薄膜ガスセンサは、更に前記ガス感応層の表面を覆うように設けられ、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、または、PdとPtとを含む合金を触媒として担持したAl2O3焼結材によるガス選択燃焼層を備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の薄膜ガスセンサ。
- 前記測温抵抗体および前記感知電極層は、Pd(パラジウム)、Pt(白金)、または、PdとPtとを含む合金による層を有することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の薄膜ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008229793A JP5115411B2 (ja) | 2008-09-08 | 2008-09-08 | 薄膜ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008229793A JP5115411B2 (ja) | 2008-09-08 | 2008-09-08 | 薄膜ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010066009A true JP2010066009A (ja) | 2010-03-25 |
JP5115411B2 JP5115411B2 (ja) | 2013-01-09 |
Family
ID=42191729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008229793A Expired - Fee Related JP5115411B2 (ja) | 2008-09-08 | 2008-09-08 | 薄膜ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5115411B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3081930A4 (en) * | 2013-12-13 | 2017-07-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Gas detection device and method thereof |
CN110779963A (zh) * | 2018-07-25 | 2020-02-11 | 意法半导体有限公司 | 通过在气体传感器中进行脉冲加热的选择性多气体检测 |
US20220091061A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | National Yang Ming Chiao Tung University | Gas sensing method and gas sensing system |
CN116773616A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-09-19 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 气体传感器、电池、用电装置和气体浓度检测方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62185156A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Nippon Mining Co Ltd | 温度補償付き感湿センサ−及び温度センサ− |
JPH02115758A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-04-27 | Thomson Csf | 流体反応物質の相対濃度測定装置 |
JPH0372252A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃性ガス検出器 |
JPH07306098A (ja) * | 1994-05-06 | 1995-11-21 | Robert Bosch Gmbh | 酸素プローブによる温度測定装置 |
JPH11166913A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-06-22 | Riken Corp | ガスセンサ |
JP2003098141A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Mitsuba Corp | 露点測定装置およびその製造方法 |
JP2004037402A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
JP2006078253A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Fujikura Ltd | 濃淡電池式酸素センサおよびその温度制御方法 |
-
2008
- 2008-09-08 JP JP2008229793A patent/JP5115411B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62185156A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Nippon Mining Co Ltd | 温度補償付き感湿センサ−及び温度センサ− |
JPH02115758A (ja) * | 1988-09-16 | 1990-04-27 | Thomson Csf | 流体反応物質の相対濃度測定装置 |
JPH0372252A (ja) * | 1989-08-11 | 1991-03-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃性ガス検出器 |
JPH07306098A (ja) * | 1994-05-06 | 1995-11-21 | Robert Bosch Gmbh | 酸素プローブによる温度測定装置 |
JPH11166913A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-06-22 | Riken Corp | ガスセンサ |
JP2003098141A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Mitsuba Corp | 露点測定装置およびその製造方法 |
JP2004037402A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 薄膜ガスセンサ |
JP2006078253A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Fujikura Ltd | 濃淡電池式酸素センサおよびその温度制御方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3081930A4 (en) * | 2013-12-13 | 2017-07-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Gas detection device and method thereof |
CN110779963A (zh) * | 2018-07-25 | 2020-02-11 | 意法半导体有限公司 | 通过在气体传感器中进行脉冲加热的选择性多气体检测 |
US11774422B2 (en) | 2018-07-25 | 2023-10-03 | Stmicroelectronics Pte Ltd | Selective multi-gas detection through pulse heating in a gas sensor |
US20220091061A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | National Yang Ming Chiao Tung University | Gas sensing method and gas sensing system |
US11852603B2 (en) * | 2020-09-18 | 2023-12-26 | National Yang Ming Chiao Tung University | Gas sensing method and gas sensing system |
CN116773616A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-09-19 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 气体传感器、电池、用电装置和气体浓度检测方法 |
CN116773616B (zh) * | 2023-08-25 | 2024-02-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 气体传感器、电池、用电装置和气体浓度检测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5115411B2 (ja) | 2013-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4640960B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
US11408843B2 (en) | Gas sensor | |
JP6168919B2 (ja) | ガス検知装置及びガス検知方法 | |
JP4820528B2 (ja) | 触媒センサ | |
JP5319027B2 (ja) | ガス検知装置およびガス検知方法 | |
JP2009210341A (ja) | ガス検知装置 | |
JP5115411B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2013190232A (ja) | ガス検知装置 | |
JP4585756B2 (ja) | 半導体式ガスセンサ、および半導体式ガスセンサを用いたガスの監視方法 | |
JP5436147B2 (ja) | 接触燃焼式ガスセンサ | |
CN210803349U (zh) | 用于检测气体的设备 | |
Tabata et al. | A micromachined gas sensor based on a catalytic thick film/SnO2 thin film bilayer and a thin film heater: Part 2: CO sensing | |
JP4830714B2 (ja) | 薄膜ガスセンサの異常検知方法 | |
JP4970584B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4900319B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ、ガス漏れ警報器、薄膜ガスセンサ設定調節装置および薄膜ガスセンサ設定調節方法 | |
JP2017102131A (ja) | 薄膜式ガスセンサ及びその検査方法 | |
JPH11201929A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2014178198A (ja) | ガス検知装置 | |
JP2000292395A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP5169622B2 (ja) | 薄膜ガスセンサのガス検出方法およびガス検知装置 | |
JP3929846B2 (ja) | 間欠駆動型可燃性ガス検出装置 | |
JP2004061214A (ja) | 可燃性ガス検出装置 | |
JP4779076B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP3944637B2 (ja) | 省電力一酸化炭素ガスセンサ | |
JP2003294672A (ja) | 薄膜ガスサンサおよびガス漏れ警報器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110516 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120903 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120918 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121001 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5115411 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151026 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |