JP2015227822A - Heat conduction type gas sensor - Google Patents

Heat conduction type gas sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2015227822A
JP2015227822A JP2014113831A JP2014113831A JP2015227822A JP 2015227822 A JP2015227822 A JP 2015227822A JP 2014113831 A JP2014113831 A JP 2014113831A JP 2014113831 A JP2014113831 A JP 2014113831A JP 2015227822 A JP2015227822 A JP 2015227822A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
temperature
heat conduction
reference element
conduction type
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.)
Pending
Application number
JP2014113831A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和海 犬伏
Kazumi Inubushi
和海 犬伏
海田 佳生
Yoshio Kaida
佳生 海田
裕 松尾
Yutaka Matsuo
裕 松尾
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.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2014113831A priority Critical patent/JP2015227822A/en
Publication of JP2015227822A publication Critical patent/JP2015227822A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat conduction type gas sensor capable of performing a highly accurate measurement even when the temperature of sensor itself is constantly fluctuated due to the change of an environmental temperature and a disturbance.SOLUTION: A heat conduction type gas sensor includes: a detection element for detecting an object gas concentration; and a reference element for detecting an environmental temperature. The detection element and the reference element are disposed in the same space exposed to a measurement environment, and includes: heating means for heating the detection element on the basis of an output of the reference element; power control means for controlling a power to the heating means; and correction means for correcting the output of the detection element on the basis of the output of the reference element. The correction means obtains in advance an approximation formula with the output of the detection element measured under the environment of which target gas concentration is known, and determines a correction reference value by the approximation formula on the basis of the output of the reference element, and obtains the target gas concentration by obtaining a difference between the output of the detection element containing the target gas and the correction reference value.

Description

本発明は、ガスの熱伝導の変化からガス濃度を検出する熱伝導式ガスセンサに関するものである。   The present invention relates to a heat conduction type gas sensor that detects a gas concentration from a change in heat conduction of a gas.

熱伝導式ガスセンサは、ガスの種類によって熱伝導率が異なる性質であることを利用したもので、熱伝導の変化を温度変化として検出し、この温度変化を感熱素子の抵抗変化として電気的に検出するものである。   The thermal conductivity gas sensor uses the fact that the thermal conductivity differs depending on the type of gas. It detects the change in thermal conductivity as a temperature change and electrically detects this temperature change as a resistance change in the thermal element. To do.

例えば、特許文献1(特許第2889909号公報)には雰囲気中において加熱される抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、抵抗変化が雰囲気温度のみに影響される低温度と、抵抗変化が雰囲気の温度および湿度に感応する高温度にて、抵抗体両端に生ずる高温度における電圧から低温度における電圧を比較して湿度を検知する湿度センサが開示されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 2889909), based on a change in the resistance value of a resistor heated in the atmosphere, a low temperature at which the resistance change is affected only by the ambient temperature, and a resistance change in the atmosphere. There is disclosed a humidity sensor that detects humidity by comparing a voltage at a low temperature with a voltage at a high temperature generated at both ends of the resistor at a high temperature that is sensitive to temperature and humidity.

特許第2889909号公報Japanese Patent No. 2889909

しかしながら、実際にセンサが使用される環境は、環境温度の変化や外乱の影響により、センサ自体が温度変動している。このような環境下で、ある一定の低温度、高温度に加熱するため定電流または定電圧を印加してもセンサ加熱温度は安定しない。また、補正係数Kも環境温度の変化に合わせて調整しないと演算精度が悪く、センサ精度が低いものになってしまう。   However, in an environment where the sensor is actually used, the sensor itself fluctuates due to the influence of environmental temperature change or disturbance. In such an environment, the sensor heating temperature is not stable even if a constant current or a constant voltage is applied in order to heat to a certain low temperature or high temperature. If the correction coefficient K is not adjusted in accordance with the change in the environmental temperature, the calculation accuracy is poor and the sensor accuracy is low.

また、先行技術文献における別の実施例においては、2つの抵抗体を用いて一方を低温度で、他方を高温度に同時に加熱することで、スイッチ切り替えによる低温度、高温度測定の時間差をなくし、雰囲気温度による補正精度を向上させようとしている。しかしながら、2つの抵抗体間の特性を全く揃えることは難しく、この特性ばらつき自体がセンサ精度を低下させる主要因になってしまう。   In another embodiment in the prior art document, two resistors are used to simultaneously heat one at a low temperature and the other at a high temperature, thereby eliminating the time difference between the low temperature and high temperature measurement due to switch switching. The correction accuracy by the ambient temperature is being improved. However, it is difficult to make the characteristics between the two resistors completely uniform, and this characteristic variation itself becomes the main factor that reduces the sensor accuracy.

本発明の目的は、以上の点を考慮してなされたもので、環境温度の変化や外乱の影響によりセンサ自体の温度が常に変動していても、高精度で測定できる熱伝導式ガスセンサを提供することにある。   The object of the present invention has been made in consideration of the above points, and provides a heat conduction type gas sensor that can measure with high accuracy even if the temperature of the sensor itself constantly fluctuates due to the change of environmental temperature or the influence of disturbance. There is to do.

上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係わる発明は、対象ガス濃度を検出する検知素子と、環境温度を検出する参照素子と、前記検知素子と前記参照素子は、測定環境に暴露された同じ空間に配置され、前記参照素子の出力に基づき、前記検知素子を加熱する加熱手段と、前記加熱手段への電力を制御する電力制御手段と、前記参照素子の出力に基づき、前記検知素子の出力を補正する補正手段を有し、前記補正手段は、予め、対象ガス濃度の分かっている環境下で測定した前記検知素子の出力を温度特性として近似式を求めておき、前記参照素子の出力に基づいて前記近似式により補正基準値を決定し、前記対象ガスを含んだ前記検知素子の出力と、前記補正基準値との差分をとることにより、対象ガス濃度を求める熱伝導式ガスセンサである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention provides a sensing element for detecting a target gas concentration, a reference element for detecting an environmental temperature, the sensing element and the reference element in a measurement environment. Located in the same exposed space, based on the output of the reference element, heating means for heating the sensing element, power control means for controlling power to the heating means, and based on the output of the reference element, A correction unit that corrects the output of the detection element; the correction unit obtains an approximate expression in advance using the output of the detection element measured in an environment in which the target gas concentration is known as a temperature characteristic; A heat conduction equation for determining a target gas concentration by determining a correction reference value by the approximate expression based on the output of the element and taking a difference between the output of the sensing element including the target gas and the correction reference value Ga It is a sensor.

本発明の請求項2に係わる発明は、前記検知素子は、メンブレン構造であり、前記加熱手段と、前記対象ガス濃度に応じて変化する温度を検出する感熱体を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 2 of the present invention is characterized in that the detection element has a membrane structure, and includes the heating means and a heat sensitive body that detects a temperature that changes according to the concentration of the target gas.

本発明の請求項3に係わる発明は、前記加熱手段は、パルス電圧により加熱され、前記参照素子は、前記パルス電圧が印加されていない時に環境温度を検出することを特徴とする。   The invention according to claim 3 of the present invention is characterized in that the heating means is heated by a pulse voltage, and the reference element detects an environmental temperature when the pulse voltage is not applied.

本発明の請求項4に係わる発明は、前記検知素子および前記参照素子が、同一基板上に形成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 4 of the present invention is characterized in that the sensing element and the reference element are formed on the same substrate.

本発明の請求項5に係わる発明は、前記検知素子および前記参照素子は、薄膜サーミスタであることを特徴とする。   The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that the sensing element and the reference element are thin film thermistors.

本発明により、環境温度の変化や外乱の影響によりセンサ自体の温度が変動していても、高精度で測定できる熱伝導式ガスセンサが得られる。   According to the present invention, even if the temperature of the sensor itself fluctuates due to environmental temperature changes or disturbances, a heat conduction type gas sensor that can be measured with high accuracy can be obtained.

本発明における実施形態を説明するための断面構造図である。It is a section construction diagram for explaining an embodiment in the present invention. 本発明における実施形態を説明するための回路構成図概略である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the circuit block diagram outline for describing embodiment in this invention. 本発明における実施形態を説明するための検知処理フロー図である。It is a detection processing flowchart for demonstrating embodiment in this invention. 本発明における実施形態を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating embodiment in this invention. 本発明における補正手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction | amendment means in this invention. 本発明における環境温度と素子加熱するための印加電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the environmental temperature in this invention, and the applied voltage for element heating. 本発明における出力波形図である。It is an output waveform diagram in the present invention. 絶対湿度と出力電圧の関係図である。It is a relationship diagram of absolute humidity and output voltage.

以下、本発明における実施形態を説明する。なお、本発明の熱伝導式ガスセンサを湿度センサに適用した場合を例に説明するが、前述のように、本発明はガスの種類によって熱伝導率が異なる性質であることを利用した検出原理に基づくもので、湿度センサに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, although the case where the heat conduction type gas sensor of the present invention is applied to a humidity sensor will be described as an example, as described above, the present invention is based on a detection principle utilizing the property that the thermal conductivity differs depending on the type of gas. It is based on and is not limited to humidity sensors.

図1は、本実施形態の湿度センサを説明するための断面構造図である。本実施形態による湿度センサ1は、対象ガス濃度を検出する検知素子2と、環境温度を検出するための参照素子3を有し、測定環境に暴露された同じ空間に配置される。本実施例では、セラミックパッケージ4に検知素子2と参照素子3を配置し、測定環境に暴露させるために通気口6を備えたリッド5により湿度センサ1を形成した。   FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram for explaining the humidity sensor of the present embodiment. The humidity sensor 1 according to the present embodiment includes a sensing element 2 that detects a target gas concentration and a reference element 3 that detects an environmental temperature, and is disposed in the same space exposed to the measurement environment. In the present embodiment, the sensing element 2 and the reference element 3 are arranged in the ceramic package 4, and the humidity sensor 1 is formed by the lid 5 having the vent 6 in order to be exposed to the measurement environment.

検知素子2は、基板7、絶縁膜8、マイクロヒータ9、マイクロヒータ保護膜10、薄膜サーミスタ電極11、薄膜サーミスタ12、薄膜サーミスタ保護膜13を備える。   The sensing element 2 includes a substrate 7, an insulating film 8, a microheater 9, a microheater protective film 10, a thin film thermistor electrode 11, a thin film thermistor 12, and a thin film thermistor protective film 13.

参照素子3は、検知素子を加熱するための手段であるマイクロヒータ9を備えていない以外は検知素子2と同じである。このような構成にすることで、検知素子2と参照素子3の素子特性を同じにすることができる。すなわち、熱容量の違いによる応答時間の差がなく、環境温度の変化に対して常に同じ挙動とすることができる。   The reference element 3 is the same as the detection element 2 except that the reference element 3 does not include the micro heater 9 that is a means for heating the detection element. With this configuration, the element characteristics of the detection element 2 and the reference element 3 can be made the same. That is, there is no difference in response time due to a difference in heat capacity, and the same behavior can always be obtained with respect to changes in environmental temperature.

また、検知素子2と参照素子3は同一基板上に形成されている。これにより、同じ基板上に形成した参照素子3を使って環境温度を測定するため、検知素子2と参照素子3の温度差がなく、検知素子2の出力を精度よく補正することができる。   The sensing element 2 and the reference element 3 are formed on the same substrate. Thereby, since the ambient temperature is measured using the reference element 3 formed on the same substrate, there is no temperature difference between the detection element 2 and the reference element 3, and the output of the detection element 2 can be accurately corrected.

更には、検知素子2と参照素子3を隣接させて同時に形成することで、製造工程におけるばらつきも同じものとなり、素子間の特性がそろったものを作ることができる。これにより、素子間の特性がそろったものを組み合わせるといった選別工程もなくすことができる。   Furthermore, by forming the detection element 2 and the reference element 3 adjacent to each other at the same time, variations in the manufacturing process are the same, and elements with uniform characteristics can be produced. As a result, it is possible to eliminate a selection step of combining elements having the same characteristics between elements.

基板7としては、適度な機械的強度を有し、且つエッチングなどの微細加工に適した材質であれば、特に限定されるものではない。例えば、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミック基板、石英基板、ガラス基板などが好適である。基板の表面および裏面には、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などの絶縁膜8が形成される。絶縁膜8として、例えばシリコン酸化膜を形成するには、熱酸化法やCVD(Chemical Vapor Deposition)による成膜法を適用すればよい。膜厚は、絶縁膜8上に形成する膜と基板との絶縁がとれ、且つキャビティ14を形成する際のエッチング停止層として機能すればよい。通常0.1〜1.0μm程度が好適である。   The substrate 7 is not particularly limited as long as it has a suitable mechanical strength and is suitable for fine processing such as etching. For example, a silicon single crystal substrate, a sapphire single crystal substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a glass substrate, or the like is suitable. An insulating film 8 such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the front and back surfaces of the substrate. For example, in order to form a silicon oxide film as the insulating film 8, a thermal oxidation method or a film formation method by CVD (Chemical Vapor Deposition) may be applied. The film thickness may be such that the film formed on the insulating film 8 can be insulated from the substrate and function as an etching stop layer when the cavity 14 is formed. Usually, about 0.1-1.0 micrometer is suitable.

基板7には、マイクロヒータ9を高温動作させた時に、熱が基板へ伝導するのを抑制するためにマイクロヒータ9の位置に対応して基板の一部を薄肉化したキャビティ14を有している。このキャビティ14により基板が取り除かれた部分はメンブレン15と呼ばれる。メンブレン15では基板を薄肉化した分だけ熱容量が小さくなるため、非常に少ない消費電力でマイクロヒータ9を高温にすることができる。また、基板7への伝導経路が数μmの薄膜部分のみで形成された断熱構造であるため、基板7への熱伝導が小さく、効率よくマイクロヒータ9を高温にすることができる。   The substrate 7 has a cavity 14 in which a part of the substrate is thinned corresponding to the position of the microheater 9 in order to suppress heat conduction to the substrate when the microheater 9 is operated at a high temperature. Yes. A portion where the substrate is removed by the cavity 14 is called a membrane 15. Since the heat capacity of the membrane 15 is reduced by the thickness of the substrate, the microheater 9 can be heated to a high temperature with very little power consumption. Further, since the conduction path to the substrate 7 is a heat insulating structure formed only by a thin film portion of several μm, the heat conduction to the substrate 7 is small, and the microheater 9 can be efficiently heated to a high temperature.

マイクロヒータ9の材質としては、薄膜サーミスタ12の成膜工程および熱処理工程などのプロセスに耐えうる導電性物質で比較的高融点の材料からなる金属層であって、例えば、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)又はこれら何れか2種以上を含む合金などが好適である。また、イオンミリングなどの高精度なドライエッチングが可能である導電材質であることが好ましく、さらに耐腐食性が高い、Ptなどがより好適である。また絶縁膜8との密着性を向上させるためにはPtの下部にはチタン(Ti)などの密着層を形成するのが好ましい。   The material of the microheater 9 is a metal layer made of a material having a relatively high melting point, which is a conductive substance that can withstand processes such as a film forming process and a heat treatment process of the thin film thermistor 12, for example, molybdenum (Mo), platinum (Pt), gold (Au), tungsten (W), tantalum (Ta), palladium (Pd), iridium (Ir), or an alloy containing any two or more thereof is preferable. Further, a conductive material capable of high-precision dry etching such as ion milling is preferable, and Pt or the like having higher corrosion resistance is more preferable. In order to improve the adhesion with the insulating film 8, it is preferable to form an adhesion layer such as titanium (Ti) under the Pt.

図1において、ガスによるマイクロヒータ9の温度検出用の感熱体として、薄膜サーミスタ12が形成されている。薄膜サーミスタ12は薄膜サーミスタ電極11を備え、マイクロヒータ9を覆うように形成される。これによりマイクロヒータ9の温度を直接検出することができる。   In FIG. 1, a thin film thermistor 12 is formed as a heat sensitive body for detecting the temperature of the microheater 9 by gas. The thin film thermistor 12 includes a thin film thermistor electrode 11 and is formed so as to cover the microheater 9. Thereby, the temperature of the micro heater 9 can be directly detected.

薄膜サーミスタ12を形成するサーミスタの材質としては、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の温度抵抗係数を持つ材料をスパッタ法、CVDなどの薄膜プロセスを用いて形成する。膜厚は目標とするサーミスタ抵抗値に応じて調整すればよく、例えばMnNiCo系酸化物を用いて室温での抵抗値(R25)を140kΩ程度に設定するのであれば、素子の電極間の距離にもよるが0.2〜1μm程度の膜厚に設定すればよい。   As a material of the thermistor for forming the thin film thermistor 12, a material having a negative temperature resistance coefficient such as a composite metal oxide, amorphous silicon, polysilicon, germanium or the like is formed using a thin film process such as sputtering or CVD. The film thickness may be adjusted according to the target thermistor resistance value. For example, if the resistance value (R25) at room temperature is set to about 140 kΩ using MnNiCo-based oxide, the distance between the electrodes of the element is set. However, it may be set to a film thickness of about 0.2 to 1 μm.

なお、マイクロヒータ9の温度検出としては薄膜サーミスタ12が好適である。まず、薄膜の積層構造であるために、マイクロヒータ9の発熱を直上にて直接検出することができる。また、白金測温体などに比べて抵抗温度係数が大きいために、検出感度を大きくすることができるためである。   A thin film thermistor 12 is suitable for detecting the temperature of the microheater 9. First, because of the laminated structure of thin films, the heat generated by the microheater 9 can be directly detected. Moreover, since the resistance temperature coefficient is larger than that of a platinum temperature detector, the detection sensitivity can be increased.

薄膜サーミスタ12の電気信号を取り出す為に、薄膜サーミスタ電極11が形成される。薄膜サーミスタ電極11の材質としては、薄膜サーミスタ12の成膜工程および熱処理工程などのプロセスに耐えうる導電性物質で比較的高融点の材料、例えば、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)又はこれら何れか2種以上を含む合金などが好適である。   In order to take out an electric signal from the thin film thermistor 12, a thin film thermistor electrode 11 is formed. The material of the thin film thermistor electrode 11 is a conductive material that can withstand processes such as a film forming process and a heat treatment process of the thin film thermistor 12, and has a relatively high melting point, such as molybdenum (Mo), platinum (Pt), gold ( Au), tungsten (W), tantalum (Ta), palladium (Pd), iridium (Ir), or an alloy containing any two or more thereof is preferable.

マイクロヒータ9及び絶縁膜8を覆うようにマイクロヒータ保護膜10が形成される。マイクロヒータ保護膜10としては、絶縁膜8と同じ材料であることが望ましい。マイクロヒータ9は数百度にまで上昇し、次に常温へ下がるという熱ストレスを繰り返し受ける。この熱ストレスを継続的に受けると層間剥離やクラックといった破壊につながる。同じ材料同士は、異種材料を積層した場合に比べて材料特性が同じであり密着性が強固で機械的強度も強い。このため、マイクロヒータ9の熱ストレスに対しても破壊を防止することができる。マイクロヒータ保護膜10として、例えばシリコン酸化膜を形成するには、熱酸化法やCVDによる成膜法を適用すればよい。膜厚は、マイクロヒータ9を確実に覆うことができ層間絶縁ができる厚みが良い。通常0.1〜3.0μm程度が好適である。   A microheater protective film 10 is formed so as to cover the microheater 9 and the insulating film 8. The microheater protective film 10 is preferably made of the same material as the insulating film 8. The microheater 9 is repeatedly subjected to thermal stress that rises to several hundred degrees and then drops to room temperature. Continuously receiving this thermal stress leads to destruction such as delamination and cracks. The same material has the same material characteristics, strong adhesion, and high mechanical strength compared to the case where different materials are laminated. For this reason, destruction can be prevented even against thermal stress of the microheater 9. In order to form, for example, a silicon oxide film as the microheater protective film 10, a thermal oxidation method or a film formation method by CVD may be applied. The film thickness is good enough to reliably cover the microheater 9 and to provide interlayer insulation. Usually, about 0.1-3.0 micrometers is suitable.

また、薄膜サーミスタ12に、複合金属酸化物等を利用する場合においては、マイクロヒータ保護膜10は、絶縁性を有する酸化膜であることが望ましく、例えばシリコン酸化膜等が望ましい。マイクロヒータ保護膜10の上には薄膜サーミスタ12および薄膜サーミスタ電極11が形成される。マイクロヒータ保護膜10は、マイクロヒータ9の保護膜であると同時に、薄膜サーミスタ12の下地層でもあり、薄膜サーミスタ12と直接接触する。   In the case of using a composite metal oxide or the like for the thin film thermistor 12, the microheater protective film 10 is preferably an insulating oxide film, for example, a silicon oxide film. A thin film thermistor 12 and a thin film thermistor electrode 11 are formed on the microheater protective film 10. The microheater protective film 10 is a protective film for the microheater 9 and is also an underlayer for the thin film thermistor 12 and is in direct contact with the thin film thermistor 12.

一般的に、複合金属酸化物を利用したサーミスタは、高温で還元劣化があるためサーミスタ全体を耐還元材料でコーティングする方法が知られている。即ち、サーミスタを還元性を持つ材料と接触させて高温状態にすると、サーミスタから酸素を奪って還元を引き起こし、サーミスタ特性に影響を与えてしまう。よって薄膜サーミスタ保護膜13においてもシリコン酸化膜等の絶縁性を有する酸化膜であることが望ましい。   In general, a thermistor using a composite metal oxide has a reduction deterioration at a high temperature. Therefore, a method of coating the whole thermistor with a reduction resistant material is known. That is, when the thermistor is brought into contact with a reducing material and brought to a high temperature state, oxygen is taken from the thermistor to cause reduction, which affects the thermistor characteristics. Therefore, the thin film thermistor protective film 13 is also preferably an insulating oxide film such as a silicon oxide film.

また、同様な理由により、薄膜サーミスタ電極11は薄膜サーミスタ12の基板側に形成されていることが望ましい。すなわち、マイクロヒータ9上に、絶縁層であるマイクロヒータ保護膜10を介して、薄膜サーミスタ電極11、薄膜サーミスタ12の順に積層し形成されている。つまり、薄膜サーミスタ電極11の上に薄膜サーミスタ12が形成される。一般的に、薄膜電極は、電極材料と下地との密着力を上げるために密着層が形成される。例えばクロム(Cr)やチタン(Ti)等が数nm程度の膜厚で形成される。薄膜サーミスタ12上に薄膜サーミスタ電極11が形成された場合、この密着層が直接薄膜サーミスタと接触し、サーミスタからの酸素を奪う等により酸化することで、界面抵抗が上昇し薄膜サーミスタ7の検出特性が変動してしまい好ましくない。   For the same reason, it is desirable that the thin film thermistor electrode 11 is formed on the substrate side of the thin film thermistor 12. That is, the thin film thermistor electrode 11 and the thin film thermistor 12 are laminated on the microheater 9 in this order via the microheater protective film 10 that is an insulating layer. That is, the thin film thermistor 12 is formed on the thin film thermistor electrode 11. In general, in the thin film electrode, an adhesion layer is formed in order to increase the adhesion between the electrode material and the base. For example, chromium (Cr), titanium (Ti), or the like is formed with a film thickness of about several nm. When the thin film thermistor electrode 11 is formed on the thin film thermistor 12, the adhesion layer is in direct contact with the thin film thermistor and is oxidized by depriving oxygen from the thermistor, thereby increasing the interface resistance and the detection characteristics of the thin film thermistor 7. Fluctuates and is not preferable.

薄膜サーミスタ電極11、マイクロヒータ9はメンブレン15の外で、電極パッド16と接続される。電極パッド16は、ワイヤーボンド17などでセラミックパッケージ電極18などで外部の回路と電気的接続され、例えばアルミニウム(Al)や金(Au)などの材料で形成され、必要に応じて積層してもよい。   The thin film thermistor electrode 11 and the micro heater 9 are connected to the electrode pad 16 outside the membrane 15. The electrode pad 16 is electrically connected to an external circuit by a ceramic package electrode 18 or the like by a wire bond 17 or the like, and is formed of a material such as aluminum (Al) or gold (Au), for example, and may be laminated as necessary. Good.

素子は、ウエハ状態から個片へと切断された後、ダイペースト(図示せず)を用いてパッケージ4に固定した後、電極パッド16と、パッケージ電極18を、ワイヤボンディング装置を用いて、ワイヤ17で接続する。ワイヤ17はAu、Al、Cuなど、抵抗の低い金属ワイヤが好適である。   After the element is cut from the wafer state into individual pieces, the element is fixed to the package 4 using a die paste (not shown), and then the electrode pad 16 and the package electrode 18 are wire-bonded using a wire bonding apparatus. Connect with 17. The wire 17 is preferably a metal wire having a low resistance such as Au, Al, or Cu.

最後に、パッケージ4と外気との通気口6を設けたリッド5を、樹脂(図示せず)を用いて固定する。この際、樹脂(図示せず)の硬化の加熱時に、樹脂に含まれる物質がガスとなって発生するが、通気口6により容易にパッケージ外へ放出されるため、素子自体に悪影響を与えることはない。以上により湿度センサ1を得ることができる。   Finally, the lid 5 provided with the vent 6 for the package 4 and the outside air is fixed using a resin (not shown). At this time, when the resin (not shown) is cured and heated, a substance contained in the resin is generated as a gas. However, since it is easily released from the package through the vent 6, the element itself is adversely affected. There is no. Thus, the humidity sensor 1 can be obtained.

続いて、図2から図4を使ってガス検知動作を説明する。図2は回路構成図概略、図3は検知処理フロー図、図4はタイミングチャートを示す。   Subsequently, the gas detection operation will be described with reference to FIGS. 2 is a schematic circuit configuration diagram, FIG. 3 is a flow chart of detection processing, and FIG. 4 is a timing chart.

まず、湿度センサ1は図4に示すようにマイクロヒータ9を間欠動作、いわゆるパルス駆動により動作させる。測定タイミングは、マイクロヒータ9がOFFのタイミングにおいて参照素子3の出力Vcを検出し、ONのタイミングにおいてメンブレン15が加熱され、検知素子2の出力Vdを検出する。   First, as shown in FIG. 4, the humidity sensor 1 operates the micro heater 9 by intermittent operation, that is, so-called pulse drive. As for the measurement timing, the output Vc of the reference element 3 is detected when the microheater 9 is OFF, the membrane 15 is heated when the microheater 9 is ON, and the output Vd of the detection element 2 is detected.

出力Vcは湿度の影響を受けずに環境温度にのみ影響受けて出力される値で、出力Vdは湿度と環境温度の影響を含んで出力される値である。マイクロヒータ9は、検出する対象ガスにもよるが湿度の場合は一般的に150℃以上の温度に加熱される。これは、空気の温度が低いと、湿度による空気の熱伝導率の変化が小さく、感度が低下してしまうためである。   The output Vc is a value that is output only affected by the environmental temperature without being affected by humidity, and the output Vd is a value that is output including the influence of humidity and environmental temperature. The microheater 9 is generally heated to a temperature of 150 ° C. or higher in the case of humidity although it depends on the target gas to be detected. This is because if the temperature of the air is low, the change in the thermal conductivity of the air due to humidity is small and the sensitivity is lowered.

メンブレン15は非常に熱容量が小さいのでマイクロヒータ9がONになると直ちに所望の温度に到達し、OFFになると直ちに環境温度に戻る。湿度測定は、検知素子2の出力Vd、およびその直前に測定される参照素子3の出力Vcが測定フローの1サイクルとなる。例えば、パルス24であれば27のVcとVd、パルス25であれば28のVcとVd、パルス26であれば29のVcとVdの組み合わせが1サイクルである。   Since the membrane 15 has a very small heat capacity, it immediately reaches a desired temperature when the micro heater 9 is turned on, and immediately returns to the environmental temperature when it is turned off. In the humidity measurement, the output Vd of the sensing element 2 and the output Vc of the reference element 3 measured immediately before that are one cycle of the measurement flow. For example, a combination of 27 Vc and Vd for pulse 24, 28 Vc and Vd for pulse 25, and 29 Vc and Vd for pulse 26 is one cycle.

ここで、参照素子3の出力Vcはメンブレン9が加熱されていないタイミングで検出される。これは、検知素子2が隣接して形成されているので、メンブレン15が加熱されると瞬間的に熱が基板や空間(空気)を主な経路として参照素子3に伝わってしまい、正確な環境温度を測定することができないためである。即ち、空間(空気)を経路として伝わってくる熱は、空間(空気)に存在するガスの熱伝導率によって左右されるため、毎回同じではなく、これを加味した状態で測定しても正確な環境温度を測定していることにはならない。   Here, the output Vc of the reference element 3 is detected at a timing when the membrane 9 is not heated. This is because the sensing elements 2 are formed adjacent to each other, so when the membrane 15 is heated, the heat is instantaneously transferred to the reference element 3 through the substrate or space (air) as a main path, and the accurate environment This is because the temperature cannot be measured. That is, the heat transmitted through the space (air) is influenced by the thermal conductivity of the gas present in the space (air), so it is not the same every time. It does not mean that the ambient temperature is being measured.

次に、図3を使って説明する。まず、図3(a)の通り、湿度センサ1は参照素子3より得た環境温度による出力Vcから、検知素子2のマイクロヒータ9に印加する電圧を制御する。即ち、メンブレン15の加熱時の温度は環境温度の影響を受けて変動するので、定電圧や定電流で加熱した場合はメンブレン加熱温度が安定しない。これに対し、環境温度を基準にしてマイクロヒータ9に印加する電圧を都度制御することで常に所望の安定した加熱を実現することができる。図6はその関係を示し、予め環境温度と印加電圧の関係式を作っておき、これに基づきマイクロヒータ9の印加電圧が決定される。   Next, a description will be given with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, the humidity sensor 1 controls the voltage applied to the micro heater 9 of the detection element 2 from the output Vc based on the environmental temperature obtained from the reference element 3. That is, since the temperature at which the membrane 15 is heated fluctuates due to the influence of the environmental temperature, the membrane heating temperature is not stable when heated at a constant voltage or constant current. On the other hand, desired stable heating can always be realized by controlling the voltage applied to the micro heater 9 on the basis of the environmental temperature. FIG. 6 shows the relationship. A relational expression between the environmental temperature and the applied voltage is made in advance, and the applied voltage of the microheater 9 is determined based on this.

なお、本実施形態においてマイクロヒータ9は一定の消費電力で加熱するように駆動させた。即ち、マイクロヒータ9を例えば正の温度係数をもつ白金(Pt)で形成した場合、環境温度が高くなるとマイクロヒータ9の抵抗も環境温度に追従して上昇するため、ある一定の消費電力にするために印加電圧は高く調整される。逆に環境温度が低くなるとマイクロヒータ9の抵抗も環境温度に追従して低くなるため、ある一定の定消費電力にするために印加電圧は低く調整される。   In the present embodiment, the microheater 9 is driven so as to be heated with constant power consumption. That is, when the microheater 9 is made of, for example, platinum (Pt) having a positive temperature coefficient, the resistance of the microheater 9 rises following the environmental temperature as the environmental temperature increases, so that the power consumption is constant. Therefore, the applied voltage is adjusted high. Conversely, when the environmental temperature decreases, the resistance of the microheater 9 also decreases following the environmental temperature. Therefore, the applied voltage is adjusted to be low in order to achieve a certain constant power consumption.

例えば、図4のパルス24、25、26、およびそれに続くパルス(図示せず)はその時分における環境温度によりマイクロヒータ9に印加される電圧が調整される。本実施形態におけるマイクロヒータ9においては、パルス24のタイミングでの環境温度に対して、パルス25のタイミングで環境温度が高い場合には印加電圧は高い値に調整され、また、パルス24のタイミングに対して、パルス26のタイミングで環境温度が低い場合には印加電圧は低い値に調整される。これにより、定電流または定電圧で加熱する場合に課題となった、環境温度の変動の影響を受けて加熱温度も変動してしまい所望の温度に安定制御できないといった問題が、本発明によれば解決される。   For example, in the pulses 24, 25, and 26 shown in FIG. 4 and subsequent pulses (not shown), the voltage applied to the micro heater 9 is adjusted according to the environmental temperature at that time. In the microheater 9 according to the present embodiment, the applied voltage is adjusted to a high value when the environmental temperature is high at the timing of the pulse 25 with respect to the environmental temperature at the timing of the pulse 24, and at the timing of the pulse 24. On the other hand, when the environmental temperature is low at the timing of the pulse 26, the applied voltage is adjusted to a low value. Thus, according to the present invention, the problem that occurs when heating at a constant current or a constant voltage, the heating temperature fluctuates due to the influence of the fluctuation of the environmental temperature, and cannot be stably controlled to a desired temperature. Solved.

次に、図3(b)の通り、マイクロヒータ9によって加熱された状態で検知素子2の出力Vdを検出する。この出力Vdは湿度と環境温度の影響を含んで出力される値であり、この出力Vdから環境温度分を補正する必要がある。   Next, as shown in FIG. 3B, the output Vd of the detection element 2 is detected while being heated by the microheater 9. This output Vd is a value that is output including the influence of humidity and environmental temperature, and it is necessary to correct the environmental temperature from this output Vd.

これと並行して、図3(e)の通り、参照素子3より得た環境温度による出力Vcから、図3(b)で検出した出力Vdを補正するための補正基準値Vrefが演算される。ここで補正基準値Vrefについて詳細に説明する。ここでは、対象ガス濃度0%の環境下で測定した例で説明する。   In parallel with this, as shown in FIG. 3 (e), a correction reference value Vref for correcting the output Vd detected in FIG. 3 (b) is calculated from the output Vc based on the ambient temperature obtained from the reference element 3. . Here, the correction reference value Vref will be described in detail. Here, an example in which measurement is performed in an environment where the target gas concentration is 0% will be described.

補正基準値Vrefはある環境温度における湿度の影響を含まない出力Vd(0)のことである。ここで、湿度の影響を含んだ出力Vdと説明の便宜上区別するためにVd(0)と表記する。Vd(0)は湿度0%RHまたは湿度0g/m3環境で測定して得られた出力Vdを意味している。湿度センサ1は予め湿度0%RHまたは湿度0g/m3環境下において測定され、環境温度と出力Vd(0)の関係を近似式で求めておく。図5中の(a)。   The correction reference value Vref is an output Vd (0) that does not include the influence of humidity at a certain environmental temperature. Here, in order to distinguish the output Vd including the influence of humidity from the convenience of explanation, it is expressed as Vd (0). Vd (0) means an output Vd obtained by measurement in a humidity 0% RH or humidity 0 g / m 3 environment. The humidity sensor 1 is measured in advance in an environment with a humidity of 0% RH or a humidity of 0 g / m3, and the relationship between the environmental temperature and the output Vd (0) is obtained by an approximate expression. (A) in FIG.

参照素子3より得た環境温度による出力Vcを、先に求めた出力Vd(0)の近似式に代入し、ある環境温度t0での補正基準値Vrefを決定する。この湿度センサ1は湿度が含まれている環境下で測定した場合は、湿度による空気の熱伝導の違いによる出力変化を伴い、出力Vdを得ることになる。図5中の(b)。この図5中の(a)、(b)の差分ΔVが湿度による出力変化分であり、ある温度t0での出力Vd(t0)と補正基準値Vrefの差分を取ることにより環境温度分が補正され、湿度のみによる温度変化分ΔVを求めることができる。図3(c)。この差分演算結果と、参照素子3より得た環境温度による出力Vcを使って演算することにより、相対湿度や絶対湿度を算出することができる。図3(d)。   The output Vc at the ambient temperature obtained from the reference element 3 is substituted into the approximate expression for the previously obtained output Vd (0) to determine the correction reference value Vref at a certain ambient temperature t0. When the humidity sensor 1 is measured in an environment including humidity, an output Vd is obtained with an output change due to a difference in heat conduction of air due to the humidity. (B) in FIG. The difference ΔV between (a) and (b) in FIG. 5 is an output change due to humidity, and the environmental temperature is corrected by taking the difference between the output Vd (t0) at a certain temperature t0 and the correction reference value Vref. Thus, the temperature change ΔV due to humidity alone can be obtained. FIG. 3 (c). By calculating using the difference calculation result and the output Vc based on the environmental temperature obtained from the reference element 3, the relative humidity and the absolute humidity can be calculated. FIG. 3 (d).

この時も、隣接形成された参照素子3の温度情報を基準にして演算処理される。図3(f)。即ち、同一基板上に形成された温度センサは、検知素子2との温度分布がなくその時分における正確な温度を示している。この温度を演算処理における全ての基準にすることで、より正確なマイクロヒータ9の印加電圧、補正基準値Vrefの算出、湿度算出が可能となる。   Also at this time, the calculation processing is performed based on the temperature information of the adjacently formed reference element 3. FIG. 3 (f). That is, the temperature sensor formed on the same substrate has no temperature distribution with the detection element 2 and shows an accurate temperature at that time. By using this temperature as all the references in the arithmetic processing, it is possible to calculate the applied voltage of the microheater 9, the correction reference value Vref, and the humidity more accurately.

また、実際に使用する湿度センサ1を使って予め出力Vd(0)の近似式を求めることが重要である。即ち、代表値として同じ形態の湿度センサを使って出力Vd(0)を求め使用した場合、個々のセンサ特性のばらつきにより精度よく湿度算出することができないが、同じ湿度センサ1を使うことによりこのような問題も発生しない。   It is also important to obtain an approximate expression of the output Vd (0) in advance using the humidity sensor 1 that is actually used. That is, when the output Vd (0) is obtained and used using a humidity sensor of the same form as a representative value, the humidity cannot be accurately calculated due to variations in individual sensor characteristics. Such a problem does not occur.

続いて図2の回路構成概略図を用いて説明する。湿度センサ1を構成する検知素子2、参照素子3はセラミックパッケージ電極18を介してそれぞれ外部の固定抵抗R2、R1と接続されブリッジ回路を構成する。   Next, description will be made with reference to the schematic circuit configuration diagram of FIG. The sensing element 2 and the reference element 3 constituting the humidity sensor 1 are connected to external fixed resistors R2 and R1 via the ceramic package electrode 18 to constitute a bridge circuit.

固定抵抗R2、R1は同じ抵抗値である必要はなく、ハーフブリッジ回路を構成する参照素子3の抵抗値Rc、検知素子2の抵抗値Rdにおいて、出力Vc、出力Vdがそれぞれ大きくとれるような値に個々に調整することができる。これにより、それぞれ感度の高い測定が可能になるため、高精度なセンサを得ることができる。例えば、参照素子3は使用される環境温度域において扱いやすい抵抗値であればよく数キロΩから数百キロΩ程度が最適である。これは、抵抗値が小さ過ぎると素子に流れる電流値が大きくなり、結果として消費電力が大きくなってしまうためである。また、逆に大き過ぎると信号にノイズを含みやすくなる。一方、検知素子2においては、加熱されている時の抵抗値が扱いやすい値に調整し、例えば200℃に加熱するのであれば、200℃で数キロΩ〜数百キロΩ程度になるような設計にするのが最適である。   The fixed resistors R2 and R1 do not have to have the same resistance value, and the resistance value Rc of the reference element 3 and the resistance value Rd of the detection element 2 constituting the half-bridge circuit are values that allow the output Vc and the output Vd to be large, respectively. Can be adjusted individually. As a result, high-sensitivity sensors can be obtained because highly sensitive measurements are possible. For example, the reference element 3 may have a resistance value that is easy to handle in the ambient temperature range in which it is used, and is optimally from several kiloohms to several hundred kiloohms. This is because if the resistance value is too small, the value of the current flowing through the element increases, resulting in an increase in power consumption. On the other hand, if it is too large, the signal tends to contain noise. On the other hand, in the detection element 2, the resistance value when heated is adjusted to an easy-to-handle value, and for example, when heated to 200 ° C., it is about several kiloΩ to several hundred kiloΩ at 200 ° C. It is best to design.

そして、参照素子3の出力Vcがボルテージフォロワ19、アナログデジタルコンバータ20を介してマイクロプロセッサ23に入力される。マイクロプロセッサ23には予めVd(0)の近似式がメモリされており、参照素子3の出力Vcに応じてマイクロヒータ9への印加電圧、補正基準値Vrefが演算される。演算値はデジタルアナログコンバータ22を介して、マイクロヒータ9、および増幅回路21へ出力される。   The output Vc of the reference element 3 is input to the microprocessor 23 via the voltage follower 19 and the analog / digital converter 20. The microprocessor 23 stores an approximate expression of Vd (0) in advance, and the applied voltage to the microheater 9 and the correction reference value Vref are calculated according to the output Vc of the reference element 3. The calculated value is output to the micro heater 9 and the amplifier circuit 21 via the digital / analog converter 22.

そして、マイクロヒータ9が電圧印加され、検知素子2のメンブレン15を加熱する。このタイミングにおいて出力Vdを検出する。その後、出力Vdは増幅回路21に入力され、補正基準値Vrefと演算処理される。ここで環境温度分による影響を補正し、湿度の影響のみによる出力変化ΔVを求める。また、この信号はマイクロプロセッサ23に入力され、先の出力Vcから環境温度を算出し、それを基に相対湿度や絶対湿度が算出される。   A voltage is applied to the microheater 9 to heat the membrane 15 of the detection element 2. At this timing, the output Vd is detected. Thereafter, the output Vd is input to the amplifier circuit 21 and is processed with the correction reference value Vref. Here, the influence due to the environmental temperature is corrected, and the output change ΔV only due to the influence of the humidity is obtained. Further, this signal is input to the microprocessor 23, the environmental temperature is calculated from the previous output Vc, and the relative humidity and absolute humidity are calculated based on the environmental temperature.

(実施例)
本発明の実施形態に基づく湿度センサの出力特性を開示する。図7は図2の回路におけるある時分ta、tb、tcにおける各出力波形を、表1は図7における出力値である。
taの時を35℃30%RH(11.88g/m3)、tbの時を25℃50%RH(11.50g/m3)、tcの時を15℃90%RH(11.52g/m3)に設定した環境に湿度センサ1を入れて測定した。なお予め補正基準値Vrefを決定するための出力Vd(0)を湿度0%の環境下で測定し、温度との関係を二次関数(数式1)の近似式として得、その時の係数a、b、cを表2に示す。
(Example)
The output characteristic of the humidity sensor based on embodiment of this invention is disclosed. FIG. 7 shows output waveforms at certain times ta, tb, and tc in the circuit of FIG. 2, and Table 1 shows output values in FIG.
When ta, 35 ° C 30% RH (11.88 g / m3), when tb, 25 ° C 50% RH (11.50 g / m3), and when tc, 15 ° C 90% RH (11.52 g / m3) The humidity sensor 1 was put in the environment set to Measured. The output Vd (0) for determining the correction reference value Vref is measured in advance in an environment with a humidity of 0%, and the relationship with temperature is obtained as an approximate expression of a quadratic function (Formula 1). b and c are shown in Table 2.

なお、出力Vdと補正基準値Vrefにより演算処理された、湿度の影響のみによる出力ΔVは、温度特性を有し図8のように二次関数(数式1)の近似式で表される。15℃、25℃、35℃の時の近似式における係数a、b、cを表2に合わせて示す。
また、出力Vcから薄膜サーミスタ12のB定数を使うことで環境温度を算出し、各温度での二次関数を利用することで湿度を算出した。
Note that the output ΔV based only on the influence of humidity, which is calculated by the output Vd and the correction reference value Vref, has temperature characteristics and is expressed by an approximate expression of a quadratic function (Expression 1) as shown in FIG. The coefficients a, b, and c in the approximate expression at 15 ° C., 25 ° C., and 35 ° C. are shown together in Table 2.
The ambient temperature was calculated from the output Vc by using the B constant of the thin film thermistor 12, and the humidity was calculated by using a quadratic function at each temperature.

Figure 2015227822
Figure 2015227822

Figure 2015227822
Figure 2015227822

Figure 2015227822
Figure 2015227822

ta時の出力は、設定値11.88g/m3に対して11.76g/m3であった。tb時の出力は、設定値11.50g/m3に対して11.43g/m3であった。tc時の出力は、設定値11.52g/m3に対して11.55g/m3であった。以上の通り、環境温度の変化や外乱の影響によりセンサ自体の温度が変動していても、高精度で測定できる熱伝導式ガスセンサを提供することができた。   The output at the time of ta was 11.76 g / m3 with respect to the set value of 11.88 g / m3. The output at tb was 11.43 g / m3 with respect to the set value of 11.50 g / m3. The output at tc was 11.55 g / m3 with respect to the set value of 11.52 g / m3. As described above, it is possible to provide a heat conduction type gas sensor that can measure with high accuracy even when the temperature of the sensor itself fluctuates due to the change of environmental temperature or the influence of disturbance.

本発明は、ガスの熱伝導の変化からガス濃度を検出する熱伝導式ガスセンサに好適である。   The present invention is suitable for a heat conduction type gas sensor that detects a gas concentration from a change in gas heat conduction.

1 湿度センサ
2 検知素子
3 参照素子
4 セラミックパッケージ
5 リッド
6 通気口
7 基板
8 絶縁膜
9 マイクロヒータ
10 マイクロヒータ保護膜
11 薄膜サーミスタ電極
12 薄膜サーミスタ
13 薄膜サーミスタ保護膜
14 キャビティ
15 メンブレン
16 電極パッド
17 ワイヤー
18 セラミックパッケージ電極
19 ボルテージフォロワ
20 アナログデジタルコンバータ
21 増幅回路
22 デジタルアナログコンバータ
23 マイクロプロセッサ
24、25、26 パルス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humidity sensor 2 Sensing element 3 Reference element 4 Ceramic package 5 Lid 6 Vent 7 Substrate 8 Insulating film 9 Micro heater 10 Micro heater protective film 11 Thin film thermistor electrode 12 Thin film thermistor 13 Thin film thermistor protective film 14 Cavity 15 Membrane 16 Electrode pad 17 Wire 18 Ceramic package electrode 19 Voltage follower 20 Analog-digital converter 21 Amplifier circuit 22 Digital-analog converter 23 Microprocessor 24, 25, 26 Pulse

Claims (5)

対象ガス濃度を検出する検知素子と、環境温度を検出する参照素子と、前記検知素子と前記参照素子は、測定環境に暴露された同じ空間に配置され、前記参照素子の出力に基づき、前記検知素子を加熱する加熱手段と、前記加熱手段への電力を制御する電力制御手段と、前記参照素子の出力に基づき、前記検知素子の出力を補正する補正手段を有し、前記補正手段は、予め、対象ガス濃度の分かっている環境下で測定した前記検知素子の出力を温度特性として近似式を求めておき、前記参照素子の出力に基づいて前記近似式により補正基準値を決定し、前記対象ガスを含んだ前記検知素子の出力と、前記補正基準値との差分をとることにより、対象ガス濃度を求めることを特徴とする熱伝導式ガスセンサ。   The sensing element for detecting the target gas concentration, the reference element for detecting the environmental temperature, the sensing element and the reference element are arranged in the same space exposed to the measurement environment, and the sensing element is based on the output of the reference element. Heating means for heating the element; power control means for controlling power to the heating means; and correction means for correcting the output of the detection element based on the output of the reference element. Determining an approximate expression using the output of the sensing element measured in an environment where the target gas concentration is known as a temperature characteristic, determining a correction reference value by the approximate expression based on the output of the reference element, and A heat conduction type gas sensor characterized in that a target gas concentration is obtained by taking a difference between an output of the sensing element containing gas and the correction reference value. 前記検知素子は、メンブレン構造であり、前記加熱手段と、前記対象ガス濃度に応じて変化する温度を検出する感熱体を備えることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導式ガスセンサ。   2. The heat conduction type gas sensor according to claim 1, wherein the detection element has a membrane structure, and includes the heating unit and a heat sensitive body that detects a temperature that changes according to the concentration of the target gas. 前記加熱手段は、パルス電圧により加熱され、前記参照素子は、前記パルス電圧が印加されていない時に環境温度を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の熱伝導式ガスセンサ。   The heat conduction type gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the heating means is heated by a pulse voltage, and the reference element detects an environmental temperature when the pulse voltage is not applied. 前記検知素子および前記参照素子が、同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱伝導式ガスセンサ。   4. The heat conduction type gas sensor according to claim 1, wherein the detection element and the reference element are formed on the same substrate. 前記検知素子および前記参照素子は、薄膜サーミスタであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の熱伝導式ガスセンサ。
The heat conduction type gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection element and the reference element are thin film thermistors.
JP2014113831A 2014-06-02 2014-06-02 Heat conduction type gas sensor Pending JP2015227822A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014113831A JP2015227822A (en) 2014-06-02 2014-06-02 Heat conduction type gas sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014113831A JP2015227822A (en) 2014-06-02 2014-06-02 Heat conduction type gas sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015227822A true JP2015227822A (en) 2015-12-17

Family

ID=54885370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014113831A Pending JP2015227822A (en) 2014-06-02 2014-06-02 Heat conduction type gas sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015227822A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150819A (en) * 2016-02-22 2017-08-31 Tdk株式会社 Gas sensor
JP2017156293A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Tdk株式会社 Gas detector
JP2019105487A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 Tdk株式会社 Gas sensor
CN110794007A (en) * 2019-10-29 2020-02-14 上海集成电路研发中心有限公司 Gas sensor structure and manufacturing method thereof
CN112585455A (en) * 2018-08-10 2021-03-30 Tdk株式会社 Gas sensor
JP7456404B2 (en) 2021-03-12 2024-03-27 オムロン株式会社 Thermal sensors and measurement methods using thermal sensors

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08136491A (en) * 1994-11-02 1996-05-31 Ricoh Seiki Co Ltd Ambient air detecting apparatus
JPH08184575A (en) * 1994-12-29 1996-07-16 Tokin Corp Humidity sensor
US5837884A (en) * 1994-12-29 1998-11-17 Tokin Corporation Humidity sensor using temperature sensing resistor controlled to be at constant temperature of more than 150° C.
JP2007285849A (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Yazaki Corp Gas concentration detector
JP2009210341A (en) * 2008-03-03 2009-09-17 Osaka Gas Co Ltd Gas detection device
JP2011085568A (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Okano Seisakusho:Kk Heat-conducting moisture meter
JP2011232295A (en) * 2010-04-30 2011-11-17 Tdk Corp Gas sensor
JP2013246007A (en) * 2012-05-24 2013-12-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Exhalation sensor and alcohol concentration measuring device using the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08136491A (en) * 1994-11-02 1996-05-31 Ricoh Seiki Co Ltd Ambient air detecting apparatus
JPH08184575A (en) * 1994-12-29 1996-07-16 Tokin Corp Humidity sensor
US5837884A (en) * 1994-12-29 1998-11-17 Tokin Corporation Humidity sensor using temperature sensing resistor controlled to be at constant temperature of more than 150° C.
JP2007285849A (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Yazaki Corp Gas concentration detector
JP2009210341A (en) * 2008-03-03 2009-09-17 Osaka Gas Co Ltd Gas detection device
JP2011085568A (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Okano Seisakusho:Kk Heat-conducting moisture meter
JP2011232295A (en) * 2010-04-30 2011-11-17 Tdk Corp Gas sensor
JP2013246007A (en) * 2012-05-24 2013-12-09 Ngk Spark Plug Co Ltd Exhalation sensor and alcohol concentration measuring device using the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150819A (en) * 2016-02-22 2017-08-31 Tdk株式会社 Gas sensor
JP2017156293A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Tdk株式会社 Gas detector
JP2019105487A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 Tdk株式会社 Gas sensor
JP7307525B2 (en) 2017-12-12 2023-07-12 Tdk株式会社 gas sensor
CN112585455A (en) * 2018-08-10 2021-03-30 Tdk株式会社 Gas sensor
CN110794007A (en) * 2019-10-29 2020-02-14 上海集成电路研发中心有限公司 Gas sensor structure and manufacturing method thereof
JP7456404B2 (en) 2021-03-12 2024-03-27 オムロン株式会社 Thermal sensors and measurement methods using thermal sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6160667B2 (en) Thermal conductivity gas sensor
US11499932B2 (en) Gas sensor
JP6679993B2 (en) Gas detector
JP2015227822A (en) Heat conduction type gas sensor
US11408843B2 (en) Gas sensor
JP2017166826A (en) Gas sensor
JP6631049B2 (en) Gas detector
JP6879060B2 (en) Gas sensor
JP2009168649A (en) Indirect heat type heat-sensitive resistance element, and absolute humidity sensor using the indirect heat type heat-sensitivie resistance element
US11898980B2 (en) Gas sensor
WO2019065127A1 (en) Gas sensor
JP6119701B2 (en) Gas sensor
JPH0244211A (en) Flow sensor
JP6729197B2 (en) Gas sensor
US11567025B2 (en) Gas sensor
JP7307525B2 (en) gas sensor
JP6451395B2 (en) Sensor element
JP2016133404A (en) Gas detector
JP2015227821A (en) Gas sensor element
JP7156014B2 (en) Thermistor and gas sensor provided with the same
JPH07333241A (en) Microbridge type thermal flow velocity detector and fluidic type gas meter using the same
JP2011252722A (en) Heat detection device
JPH0829227A (en) Micro bridge type thermosensitive semiconductor flow velocity detection element and device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180327

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20181009