JP2544144B2 - Gas sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Gas sensor and manufacturing method thereof

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JP2544144B2 JP62155031A JP15503187A JP2544144B2 JP 2544144 B2 JP2544144 B2 JP 2544144B2 JP 62155031 A JP62155031 A JP 62155031A JP 15503187 A JP15503187 A JP 15503187A JP 2544144 B2 JP2544144 B2 JP 2544144B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を用いた
ガスセンサと、その製造方法とに関する。本発明は特
に、ガスセンサの温度依存性の改善に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas sensor using a change in resistance value of a metal oxide semiconductor and a method for manufacturing the gas sensor. The invention particularly relates to improving the temperature dependence of gas sensors.

[従来技術] 金属酸化物半導体ガスセンサの問題点として、周囲の
湿度の影響が大きいことが知られている。即ちガスセン
サの抵抗値は、周囲の湿度、特に絶対湿度の変動に伴っ
て変化し、ガスの検出精度を低下させる。これらのこと
は周知である。
[Prior Art] As a problem of a metal oxide semiconductor gas sensor, it is known that the influence of ambient humidity is large. That is, the resistance value of the gas sensor changes in accordance with the fluctuation of the ambient humidity, especially the absolute humidity, and reduces the gas detection accuracy. These are well known.

センサの湿度依存性は、センサの加熱温度を比較的低
くし、CO等のガスを検出する際に特に著しい。これはセ
ンサの加熱温度が低いため、湿度の影響が特に大きくな
るためである。
The humidity dependency of the sensor is particularly remarkable when the heating temperature of the sensor is made relatively low and a gas such as CO is detected. This is because the heating temperature of the sensor is low and the influence of humidity becomes particularly large.

なおここで関連する先行技術を示す。特開昭50−56,2
96号は、SnO2に1wt%以下の塩素を添加したCOセンサを
開示している。この公報によると、塩素の添加はCOへの
感度を高めるとされるが、湿度依存性への効果に付いて
は検討していない。
Here, the related prior art is shown. JP-A-50-56,2
No. 96 discloses a CO sensor in which 1 wt% or less of chlorine is added to SnO 2 . According to this publication, the addition of chlorine enhances the sensitivity to CO, but the effect on humidity dependence has not been examined.

[発明の課題] 本発明の課題は、ガスセンサの湿度依存性を抑制する
点に有る。
[Problem of the Invention] An object of the present invention is to suppress humidity dependency of a gas sensor.

[発明の構成] 本発明では、ガスセンサの金属酸化物半導体に不純物
量以上のフッ素を添加する。なお金属酸化物半導体の出
発材料としてフッ化物を用いることは希であり、金属酸
化物半導体中のフッ素の不純物濃度は極く低い。
[Structure of the Invention] In the present invention, fluorine in an amount not less than the amount of impurities is added to the metal oxide semiconductor of the gas sensor. Note that it is rare to use a fluoride as a starting material for a metal oxide semiconductor, and the impurity concentration of fluorine in the metal oxide semiconductor is extremely low.

フッ素の添加時期や添加形態は任意であるが、好まし
くは金属酸化物半導体の調整後に添加する。調整前の金
属酸化物半導体、例えば金属水酸化物のゾルに添加する
と、フッ素は後の焼成の段階で失われてしまう。
The timing and form of addition of fluorine are arbitrary, but they are preferably added after the preparation of the metal oxide semiconductor. When added to a metal oxide semiconductor before adjustment, for example, a sol of metal hydroxide, fluorine will be lost in the subsequent firing step.

またフッ素は好ましくは、フッ素単体、あるいはフッ
素の非金属化合物として添加する。周知のように、金属
酸化物半導体の特性は微量の金属不純物に敏感である。
そこでフッ素を金属化合物として添加すると、同時に添
加した金属不純物の影響が問題となる。勿論、ガスセン
サの金属酸化物半導体には、PdやPt,Ir,Ru,Au等の貴金
属触媒を添加することが知られている。貴金属触媒の添
加は、センサの応答特性の改善や相対感度の調整等に有
効である。そこでフッ素をこれらの貴金属触媒と同時に
添加しても良い。また金属酸化物半導体には、バナディ
ウムVやレニウムRe等の、経時変化の抑制剤を添加する
ことも知られている。このようなものを添加する場合、
フッ素をこれらのものと同時に添加しても良い。
Fluorine is preferably added as a simple substance of fluorine or a nonmetallic compound of fluorine. As is well known, the characteristics of metal oxide semiconductors are sensitive to trace amounts of metal impurities.
Therefore, when fluorine is added as a metal compound, the influence of metal impurities added at the same time becomes a problem. Of course, it is known to add a noble metal catalyst such as Pd, Pt, Ir, Ru, Au to the metal oxide semiconductor of the gas sensor. The addition of the noble metal catalyst is effective for improving the response characteristics of the sensor and adjusting the relative sensitivity. Therefore, fluorine may be added at the same time as these noble metal catalysts. It is also known to add a time-dependent inhibitor such as vanadium V or rhenium Re to the metal oxide semiconductor. If you add something like this,
Fluorine may be added at the same time as these.

フッ素の効果は、ガスセンサの湿度依存性を抑制する
点に有る。この効果は、COや水素、エタノール、イソブ
タン、メタン等の種々のガスに対して生じる。発明者
は、フッ素による湿度依存性の改善機構を、以下のよう
に推定した。即ち、添加したフッ素は金属酸化物半導体
の表面水酸基と置換する。センサの湿度依存性の主因は
表面水酸基に有り、表面水酸基が減少すると、湿度依存
性も減少する。
The effect of fluorine lies in suppressing the humidity dependency of the gas sensor. This effect occurs for various gases such as CO, hydrogen, ethanol, isobutane and methane. The inventor estimated the mechanism for improving the humidity dependence by fluorine as follows. That is, the added fluorine replaces the surface hydroxyl group of the metal oxide semiconductor. The main cause of humidity dependency of the sensor is the surface hydroxyl group, and when the surface hydroxyl group decreases, the humidity dependency also decreases.

フッ素を添加すると、COへの感度も向上し、センサ出
力のCOへの濃度依存性も向上する。またフッ素は、低温
でのセンサの応答特性、特にCOに対する応答特性を改善
する。従ってフッ素は、COへの検出性能を向上する点
で、特に優れている。
When fluorine is added, the sensitivity to CO is also improved and the dependence of sensor output on CO concentration is also improved. Fluorine also improves the response characteristics of the sensor at low temperatures, especially the response characteristics to CO. Therefore, fluorine is particularly excellent in improving the detection performance for CO.

フッ素の好ましい添加量は、SnO21gr当たりのフッ素
の原子換算で、0.5〜100mgr、更に好ましい添加量は2
〜60mgrである。
The preferable addition amount of fluorine is 0.5 to 100 mgr in terms of fluorine atom per 1 gr of SnO 2 , and the more preferable addition amount is 2
~ 60 mgr.

用いる金属酸化物半導体の種類や調製条件、またガス
センサの形状や構造は任意である。以下に、金属酸化物
半導体としてSnO2を用いた場合を例に実施例を説明す
る。
The type and preparation conditions of the metal oxide semiconductor used, and the shape and structure of the gas sensor are arbitrary. Examples will be described below by taking the case of using SnO 2 as the metal oxide semiconductor as an example.

[実施例] 用語法 実施例では添加物の量を以下の用語法で示す。添加量
は全て原子、あるいは単体に換算して示し、SnO21gr当
たり10mgrの添加を1%とする。例えば1%のフッ素添
加とは、金属酸化物半導体1grに原子換算で10mgrのフッ
素を加えたことを意味する。
[Example] Terminology In the examples, the amounts of additives are shown by the following terms. The amount of addition is shown in terms of atoms or simple substance, and addition of 10 mgr per 1 gr of SnO 2 is 1%. For example, addition of 1% of fluorine means that 10 mg of fluorine in terms of atoms was added to 1 gr of the metal oxide semiconductor.

ガスセンサの調整 SnCl4の水溶液をアンモニアで中和し、スズ酸のゾル
を得た。ゾルに水を加えて遠心分離し、硝酸銀試験紙で
塩素イオンが検出できなくなるまで、洗浄した。洗浄後
のゾルを乾燥し、600℃で1時間空気中で熱分解し、SnO
2とした。
Adjustment of Gas Sensor SnCl 4 aqueous solution was neutralized with ammonia to obtain stannic acid sol. Water was added to the sol and the mixture was centrifuged and washed until silver ions could not be detected with a silver nitrate test paper. The sol after washing is dried and pyrolyzed in air at 600 ° C for 1 hour.
2

得られたSnO2をボールミルで4時間粉砕し、HFの水溶
液をSnO2粉体に加えて、1時間放置した。その後200℃
で粉体を乾燥し、さらに450℃に1時間空気中で加熱し
て、フッ素をSnO2に担持させた。フッ素は主としてフッ
素イオンとして、SnO2粒子の表面に存在する。実施例で
はフッ素の添加量を、0.1%、0.25%、0.5%、2%、3
%の5者とした。なお以下では特に断らない限り、フッ
素添加量は0.5%とする。
The obtained SnO 2 was ground with a ball mill for 4 hours, an aqueous solution of HF was added to the SnO 2 powder, and the mixture was left for 1 hour. Then 200 ℃
The powder was dried at 450 ° C. and further heated in air at 450 ° C. for 1 hour to support fluorine on SnO 2 . Fluorine mainly exists as fluorine ions on the surface of the SnO 2 particles. In the embodiment, the amount of fluorine added is 0.1%, 0.25%, 0.5%, 2%, 3
% Of 5 In the following, the amount of fluorine added is 0.5% unless otherwise specified.

フッ素添加後のSnO2を再度ボールミルで4時間粉砕
し、低温でのガス感度を高めるため、貴金属触媒を添加
した。貴金属触媒は添加しなくても良い。ここでは触媒
として、0.5%のPdを用い、Pdの王水溶液をSnO2に含浸
させ、乾燥後に1時間600℃で熱分解した。Pdは、Au、P
t、Rh、Ir、Re等の任意の貴金属に変えることができ
る。
The SnO 2 after the addition of fluorine was pulverized again in a ball mill for 4 hours, and a noble metal catalyst was added to enhance gas sensitivity at low temperature. The noble metal catalyst may not be added. Here, 0.5% Pd was used as a catalyst, SnO 2 was impregnated with a Pd aqua regia solution, and after pyrolyzed for 1 hour at 600 ° C. Pd is Au, P
It can be changed to any noble metal such as t, Rh, Ir and Re.

貴金属触媒の添加後に、材料をボールミルで4時間粉
砕した後、絶縁パイプの表面に塗布し、シリカゾルバイ
ンダーを含浸させて、550℃で10分間焼結しガスセンサ
とした。センサの形状は、絶縁パイプの表面に一対の金
電極を印刷し、SnO2の膜を設けたものである。なおSnO2
の膜厚は数十μm程度である。またパイプの内部にはコ
イル状のヒータを配置し、センサを加熱できるようにし
た。このセンサの形状は、出願人のガスセンサ“TGS71
1"として周知である。なおシリカゾル等のバインダーは
用いなくても良い。
After the addition of the noble metal catalyst, the material was ground in a ball mill for 4 hours, then coated on the surface of an insulating pipe, impregnated with a silica sol binder, and sintered at 550 ° C. for 10 minutes to obtain a gas sensor. The shape of the sensor is such that a pair of gold electrodes are printed on the surface of an insulating pipe and a SnO 2 film is provided. Note that SnO 2
Has a film thickness of about several tens of μm. A coil-shaped heater was placed inside the pipe so that the sensor could be heated. The shape of this sensor is the gas sensor “TGS71” of the applicant.
It is well known as "1". It is not necessary to use a binder such as silica sol.

フッ素の添加条件に付いて、補足する。発明者は、乾
燥後のスズ酸ゾルを2wt%濃度のHF水溶液に浸し、乾燥
後に600℃で1時間焼成してSnO2とした。得られたSnO2
の元素分析では、フッ素は検出できなかった。従ってフ
ッ素はSnO2が得られた段階で添加する。これ以外の点に
付いては、フッ素の添加時期や添加方法は任意である。
例えばフッ素はセンサの焼結後に添加しても良く、水溶
媒に変え有機溶媒に溶解したものを用いても良い。また
フッ素は例えばSnO2粉体をHF気流中にさらすこと等で添
加しても良い。
A supplement will be added regarding the conditions for adding fluorine. The inventor dipped the dried stannic acid sol in a 2 wt% concentration HF aqueous solution, baked it at 600 ° C. for 1 hour, and made SnO 2 . Obtained SnO 2
No fluorine could be detected by elemental analysis of. Therefore, fluorine is added when SnO 2 is obtained. Regarding the points other than this, the timing and method of addition of fluorine are arbitrary.
For example, fluorine may be added after sintering the sensor, or may be dissolved in an organic solvent instead of the water solvent. Fluorine may be added, for example, by exposing SnO 2 powder to an HF gas stream.

フッ素はHFとして添加したが、他の添加形態でも良
い。好ましい添加形態は、HFや、HFのアンモニウム塩、
アミン化合物のHF塩等の、フッ素の非金属化合物、もし
くは貴金属触媒を添加する場合には貴金属触媒のフッ素
塩等である。フッ素とこれ以外の金属との塩を添加する
と、添加した金属の影響が問題となる。そこでこのよう
な添加形態は、好ましくない。例えばSnO2に、Bi(N
O3やPb(NO3の水溶液を含浸させ、3mol%程度
のBiやPbを添加すると、湿度依存性は著しく悪化した。
これはフッ素無添加の例であるが、仮にBiF3やPbF2等と
してフッ素を添加すると、HFで加えた場合に比べ、セン
サの湿度依存性は悪化するであろう。
Fluorine was added as HF, but other addition forms may be used. A preferred addition form is HF or an ammonium salt of HF,
A non-metal compound of fluorine such as an HF salt of an amine compound, or a fluorine salt of a noble metal catalyst when a noble metal catalyst is added. When a salt of fluorine and a metal other than this is added, the effect of the added metal becomes a problem. Therefore, such an addition form is not preferable. For example, SnO 2 with Bi (N
When impregnated with an aqueous solution of O 3 ) 3 or Pb (NO 3 ) 2 and added about 3 mol% of Bi or Pb, the humidity dependency was significantly deteriorated.
This is an example in which no fluorine is added, but if fluorine is added as BiF 3 or PbF 2 etc., the humidity dependence of the sensor will be worse than in the case of adding HF.

センサの完成後に、元素分析によりフッ素の含有量を
測定した。表1に、フッ素含有量を示す。表中水溶液濃
度は添加に用いたHF水溶液の濃度を示し、F-濃度はHF濃
度をF-イオンの濃度として示し、フッ素含有量はSnO2
のフッ素の量を示す。なおフッ素含有量は、加えたHFの
全てがSnO2に移行した場合に、1%のHF水溶液で0.5wt
%となる。またHF処理後に450℃で焼成した時点でのフ
ッ素含有量は、HF水溶液濃度が2wt%で0.7%であった。
更に、210℃ではSnO2中のフッ素は安定で、フッ素含有
量はセンサを使用しても経時的に変化しないと考えられ
る。
After the sensor was completed, the fluorine content was measured by elemental analysis. Table 1 shows the fluorine content. In the table, the aqueous solution concentration indicates the concentration of the HF aqueous solution used for the addition, the F concentration indicates the HF concentration as the concentration of F ions, and the fluorine content indicates the amount of fluorine in SnO 2 . Note that the fluorine content is 0.5 wt% with a 1% HF aqueous solution when all of the added HF is converted to SnO 2.
%. Further, the fluorine content at the time of baking at 450 ° C. after the HF treatment was 0.7% when the HF aqueous solution concentration was 2 wt%.
Furthermore, at 210 ° C., fluorine in SnO 2 is stable, and it is considered that the fluorine content does not change with time even if a sensor is used.

ガスセンサの特性 センサ特性は原則としてセンサの加熱温度を210℃と
して評価し、各4個〜8個のセンサの平均値で結果を示
す。また測定はいずれも空気中で行った。
Characteristics of gas sensor As for the sensor characteristics, the heating temperature of the sensor is evaluated at 210 ° C in principle, and the result is shown as an average value of 4 to 8 sensors. All measurements were performed in air.

第1図、第2図にセンサの湿度依存性を示す。横軸は
CO濃度をppm単位で現し、縦軸は、各条件でのセンサの
抵抗値Rと20℃ R.H65%でCO100ppm中のセンサの抵抗値
Roとの比R/Roを現す。また湿度の条件は、−10℃ R.H10
0%と、20℃ R.H65%、50℃ R.H65%の3者とした。周
知のようにセンサの温度依存性はわずかであり、これら
の温湿度条件によるセンサ抵抗の差は、大部分センサの
湿度依存性、特にセンサの絶対湿度依存性によるもので
ある。
FIGS. 1 and 2 show the humidity dependence of the sensor. The horizontal axis is
The CO concentration is expressed in ppm, and the vertical axis shows the resistance value R of the sensor under each condition and the resistance value of the sensor in CO 100ppm at 20 ° C R.H65%.
Shows the ratio R / Ro with Ro. Humidity condition is -10 ℃ R.H10
0%, 20 ℃ R.H65%, 50 ℃ R.H65%. As is well known, the temperature dependence of the sensor is small, and the difference in sensor resistance due to these temperature and humidity conditions is largely due to the humidity dependence of the sensor, particularly the absolute humidity dependence of the sensor.

第1図は0.5%のフッ素を添加した際の結果を、第2
図はフッ素無添加の比較例での結果を示す。実施例では
湿度依存性は小さく、例えば200ppmのCOを検出する場
合、湿度が変動しても60〜700ppmの範囲でCOを検出でき
る。一方比較例で200ppmのCOを検出すると、湿度の変動
により実際の検出濃度は10ppmから2000ppm程度までの範
囲を変動する。
Figure 1 shows the results when 0.5% of fluorine was added.
The figure shows the results of a comparative example in which no fluorine was added. In the embodiment, the humidity dependency is small, and for example, when CO of 200 ppm is detected, CO can be detected in the range of 60 to 700 ppm even if the humidity changes. On the other hand, when 200 ppm of CO is detected in the comparative example, the actual detected concentration fluctuates within the range of 10 ppm to 2000 ppm due to fluctuations in humidity.

表2に、センサの湿度依存性を示す。フッ素に変え塩
素を添加した比較例を検討したが、湿度依存性は改善で
きていない。フッ素の作用はハロゲン一般の性質ではな
く、フッ素の固有の性質であると考えられる。
Table 2 shows the humidity dependence of the sensor. A comparative example was examined in which chlorine was added instead of fluorine, but the humidity dependence could not be improved. The action of fluorine is considered to be an inherent property of fluorine, not a general property of halogen.

表 2 湿度依存性(CO) 試 料 湿度依存性* F 0 %* 7 F 0.1 % 3.5 F 0.25% 3.2 F 0.5 % 3.0 F 2 % 3.0 F 3 % 3.0 Cl0.5 % * 7 **印は比較例を現し、C1 0.5%の系はフッ素に変え、
HCl溶液を用いて塩素SnO2に担持させた試料を現す、湿
度依存性は100ppmのCOに対する−10℃ R.H100%での抵
抗値と、50℃ R.H65%での抵抗値との比を示す。なお測
定温度210℃である。
Table 2 Humidity Dependency (CO) Sample Humidity Dependence * F 0% * 7 F 0.1% 3.5 F 0.25% 3.2 F 0.5% 3.0 F 2% 3.0 F 3% 3.0 Cl0.5% * 7 ** For example, change the C1 0.5% system to fluorine,
A sample of chlorine SnO 2 supported using HCl solution is shown.Humidity dependence is the ratio of the resistance value at −10 ° C. R.H 100% to the resistance value at 100 ° C. R.H 65% for 100 ppm CO. Indicates. The measurement temperature is 210 ° C.

フッ素の添加は、他のガスへの湿度依存性も抑制す
る。210℃ではCOの検出が主となるので、水素の検出に
適した300℃での結果を表3に示す。湿度依存性には、1
000ppmの水素に対する−10℃ R.H100%での抵抗値と、5
0℃ R.H65%での抵抗値との比を示す。
Addition of fluorine also suppresses humidity dependence on other gases. Since CO is mainly detected at 210 ° C, the results at 300 ° C suitable for detecting hydrogen are shown in Table 3. 1 for humidity dependence
Resistance value at -10 ℃ R.H100% against hydrogen of 000ppm, 5
The ratio with the resistance value at 0 ° C R.H 65% is shown.

表 3 湿度依存性(H2) 試 料 湿度依存性* F 0 %* 3.5 F 0.1 % 2.5 F 0.25% 2.2 F 0.5 % 2.0 F 2 % 2.0 F 3 % 2.0 Cl0.5 %* 4 * データの意味や測定法は、表2と同じ、測定温度は
300℃。
Table 3 Humidity Dependence (H 2 ) Sample Humidity Dependence * F 0% * 3.5 F 0.1% 2.5 F 0.25% 2.2 F 0.5% 2.0 F 2% 2.0 F 3% 2.0 Cl0.5% * 4 * Meaning of data The measurement method is the same as in Table 2, and the measurement temperature is
300 ° C.

フッ素の添加は、低温での、例えば210℃でのCOへの
感度とセンサ出力のCO濃度依存性を向上させる。そして
この温度では、エタノールや水素等のガスへの感度は、
フッ素を変えても変化しない。結果を表4に示す。測定
条件等は、表2の場合と同様である。表中、COへのガス
感度は清浄空気中の抵抗値と、CO100ppmの抵抗値との比
を現す。またエタノールや水素へのガス感度は、CO100p
pm中の抵抗値と、各100ppmのエタノールや水素中の抵抗
値との比を現す。この比が小さいほどCOへの相対感度が
高く、エタノールや水素への相対感度が小さい。また勾
配は、センサ出力のガス濃度依存性を示し、CO100〜300
ppmの区間で測定した。勾配は、 LogR=K−n・Log(Pco) Kは定数 とした際のnの値を示す。周囲の温湿度は全て、20℃
R.H65%である(以下同じ)。
The addition of fluorine improves the sensitivity to CO at low temperatures, for example 210 ° C., and the CO concentration dependence of the sensor output. And at this temperature, the sensitivity to gases such as ethanol and hydrogen is
It does not change even if the fluorine is changed. The results are shown in Table 4. The measurement conditions and the like are the same as those in Table 2. In the table, the gas sensitivity to CO indicates the ratio between the resistance value in clean air and the resistance value of CO 100 ppm. Also, the gas sensitivity to ethanol and hydrogen is CO100p.
Shows the ratio between the resistance value in pm and the resistance value in 100 ppm ethanol or hydrogen. The smaller this ratio, the higher the relative sensitivity to CO and the smaller the relative sensitivity to ethanol and hydrogen. In addition, the slope shows the gas concentration dependence of the sensor output, and CO100-300
It was measured in the ppm range. The slope indicates the value of n when LogR = K−n · Log (Pco) K is a constant. Ambient temperature and humidity are all 20 ℃
R.H 65% (same below).

表から、フッ素の添加によりCOへの感度やCOへのセン
サ出力のガス濃度依存性が増すことが分かる。
From the table, it can be seen that the addition of fluorine increases the sensitivity to CO and the gas concentration dependence of the sensor output to CO.

第3図〜第4図に、センサ抵抗の加熱電圧依存性を示
す。横軸はセンサのヒータへの印加電圧を示し、5V印加
時にセンサ温度は210℃となる。縦軸はヒータ電圧5Vで
のCO100ppmへの抵抗値Roを基準とする、各100ppmのガス
中での抵抗値を示す。なお温湿度条件は、20℃ 65%で
ある。
3 to 4 show the heating voltage dependence of the sensor resistance. The horizontal axis shows the voltage applied to the heater of the sensor, and the sensor temperature becomes 210 ° C when 5V is applied. The vertical axis represents the resistance value in each 100 ppm gas, based on the resistance value Ro to 100 ppm CO at a heater voltage of 5V. The temperature and humidity conditions are 20 ° C and 65%.

第3図に0.5%のフッ礎を添加した試料の結果を、第
4図のフッ素無添加の試料の結果を示す。フッ素の添加
により、センサ抵抗の加熱温度依存性は増している。
FIG. 3 shows the result of the sample to which 0.5% of fluorine foundation was added, and FIG. 4 shows the result of the sample without addition of fluorine. The addition of fluorine increases the heating temperature dependence of the sensor resistance.

第5図に加熱温度210℃での、COへの応答特性を示
す。図の上部にはフッ素無添加の比較例の結果を、下部
には0.5%のフッ素を添加した実施例の結果を示す。時
刻2分にCOを注入し、その後COを除いた。実施例の方が
COへの応答が速やかである。なお周囲の温湿度は20℃、
65%である。
Figure 5 shows the response characteristics to CO at a heating temperature of 210 ° C. The upper part of the figure shows the result of the comparative example in which no fluorine was added, and the lower part shows the result of the example in which 0.5% of fluorine was added. CO was injected at time 2 minutes, and then CO was removed. Example is better
Response to CO is prompt. The ambient temperature and humidity is 20 ℃,
65%.

なおここではガスセンサ単独での特性を示したが、こ
れは実際のガス検出装置の特性とは異なる。例えば絶対
湿度の変動は、気温の変動による飽和蒸気圧の変動と、
相対湿度の変動とに分離することができる。そして気温
の変動をサーミスタ等で検出して補償すれば、ガス検出
装置の湿度依存性は減少する。
Although the characteristic of the gas sensor alone is shown here, this is different from the characteristic of the actual gas detection device. For example, changes in absolute humidity are caused by changes in saturated vapor pressure due to changes in temperature,
Can be separated into fluctuations in relative humidity. If temperature fluctuations are detected and compensated by a thermistor or the like, the humidity dependency of the gas detection device is reduced.

またここでは特定の金属酸化物半導体に関する結果を
示したが、他の金属酸化物半導体を用いる場合も同様で
ある。またセンサの構造や、フッ素以外の添加物の使用
は任意である。
In addition, here, the results regarding a specific metal oxide semiconductor are shown, but the same applies when other metal oxide semiconductors are used. Further, the structure of the sensor and the use of additives other than fluorine are optional.

[発明の効果] この発明では、ガスセンサの湿度依存性を抑制でき
る。
[Advantages of the Invention] In the present invention, the humidity dependency of the gas sensor can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は実施例の特性図、第2図は従来例の特性図、第
3図は実施例の特性図、第4図従来例の特性図、第5図
は実施例の特性図である。
1 is a characteristic diagram of the embodiment, FIG. 2 is a characteristic diagram of a conventional example, FIG. 3 is a characteristic diagram of the embodiment, FIG. 4 is a characteristic diagram of the conventional example, and FIG. 5 is a characteristic diagram of the embodiment. .

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガスにより抵抗値が変化する金属酸化物半
導体を用いたガスセンサにおいて、 金属酸化物半導体にフッ素を添加したことを特徴とす
る、ガスセンサ。
1. A gas sensor using a metal oxide semiconductor, the resistance value of which changes with gas, wherein fluorine is added to the metal oxide semiconductor.
【請求項2】前記金属酸化物半導体をSnO2としたことを
特徴とする、特許請求の範囲第1項記載のガスセンサ。
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor is SnO2.
【請求項3】前記SnO2へのフッ素添加量を、SnO2 1gr当
たりのフッ素原子換算で、0.5〜100mgrとしたことを特
徴とする、特許請求の範囲第2項記載のガスセンサ。
3. The gas sensor according to claim 2, wherein the amount of fluorine added to the SnO2 is 0.5 to 100 mgr in terms of fluorine atom per 1 gr of SnO2.
【請求項4】前記SnO2へのフッ素添加量を、SnO2 1gr当
たりのフッ素原子換算で、0.5〜50mgrとしたことを特徴
とする、特許請求の範囲第3項記載のガスセンサ。
4. The gas sensor according to claim 3, wherein the amount of fluorine added to the SnO2 is set to 0.5 to 50 mgr in terms of fluorine atoms per 1 gr of SnO2.
【請求項5】ガスにより抵抗値が変化する金属酸化物半
導体を用いたガスセンサの製造方法において、 金属酸化物半導体にフッ素を添加する工程を設けたこと
を特徴とする、ガスセンサの製造方法。
5. A method of manufacturing a gas sensor using a metal oxide semiconductor, the resistance value of which changes with gas, comprising the step of adding fluorine to the metal oxide semiconductor.
【請求項6】前記フッ素を、フッ素単体及びフッ素の非
金属化合物からなる群の少なくとも一員の物質として、
金属酸化物半導体に添加することを特徴とする、特許請
求の範囲第5項記載のガスセンサの製造方法。
6. The fluorine as the at least one member of the group consisting of fluorine alone and a non-metallic compound of fluorine,
The method for manufacturing a gas sensor according to claim 5, wherein the gas sensor is added to the metal oxide semiconductor.
【請求項7】前記金属酸化物半導体をSnO2とし、前記フ
ッ素をフッ素の非金属化合物の溶液として、SnO2に添加
することを特徴とする、特許請求の範囲第6項記載のガ
スセンサの製造方法。
7. The method of manufacturing a gas sensor according to claim 6, wherein the metal oxide semiconductor is SnO2, and the fluorine is added to SnO2 as a solution of a non-metallic compound of fluorine.
【請求項8】前記フッ素の溶液をフッ素の非金属化合物
の水溶液とし、該水溶液中のフッ素濃度をフッ素原子の
濃度に換算して、0.2mol/1〜12mol/1としたことを特徴
とする、特許請求の範囲第7項記載のガスセンサの製造
方法。
8. The solution of fluorine is an aqueous solution of a non-metallic compound of fluorine, and the concentration of fluorine in the aqueous solution is 0.2 mol / 1 to 12 mol / 1 when converted to the concentration of fluorine atoms. A method of manufacturing a gas sensor according to claim 7.
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