JP2604415B2 - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JP2604415B2 JP2604415B2 JP63071061A JP7106188A JP2604415B2 JP 2604415 B2 JP2604415 B2 JP 2604415B2 JP 63071061 A JP63071061 A JP 63071061A JP 7106188 A JP7106188 A JP 7106188A JP 2604415 B2 JP2604415 B2 JP 2604415B2
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- gas sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は雰囲気中にガスが存在することを検知するガ
スセンサに関するものであり、詳しくは、LPガスや都市
ガスのガス漏れ警報器として使用するのに適したガスセ
ンサに関する。
スセンサに関するものであり、詳しくは、LPガスや都市
ガスのガス漏れ警報器として使用するのに適したガスセ
ンサに関する。
［従来技術］ ガス感応物質として金属酸化物半導体を用い、（ｉ）
その金属酸化物半導体裏面に電極及び絶縁膜を介してヒ
ーター膜を設け、あるいは（ii）その金属酸化物半導体
内部に電極及び電極を兼ねたヒーターコイルを設け、そ
れらヒーター膜又はヒーターコイルによって加熱された
金属酸化物半導体の抵抗値が表面でのガス吸着によって
下がることを利用したガスセンサは知られている。
その金属酸化物半導体裏面に電極及び絶縁膜を介してヒ
ーター膜を設け、あるいは（ii）その金属酸化物半導体
内部に電極及び電極を兼ねたヒーターコイルを設け、そ
れらヒーター膜又はヒーターコイルによって加熱された
金属酸化物半導体の抵抗値が表面でのガス吸着によって
下がることを利用したガスセンサは知られている。
このガスセンサの代表的な一つの概略は、第１図
（イ）（ロ）に示したように、耐熱性基板１上にヒータ
ー膜２が形成され、その上に絶縁膜３を介して電極41,4
2及びガス感応膜51が形成された構造を呈したものであ
る。なお（イ）は断面図、（ロ）は斜視図である。ま
た、61及び62はヒーター膜２への電力供給線、71及び72
はガス感応膜51の信号取出し線を表わしている。
（イ）（ロ）に示したように、耐熱性基板１上にヒータ
ー膜２が形成され、その上に絶縁膜３を介して電極41,4
2及びガス感応膜51が形成された構造を呈したものであ
る。なお（イ）は断面図、（ロ）は斜視図である。ま
た、61及び62はヒーター膜２への電力供給線、71及び72
はガス感応膜51の信号取出し線を表わしている。
一方、第２図は他のガスセンサの代表的なものの概略
を示しており、ここでは一対の電極を兼ねヒーターコイ
ル43,44間に２〜3mm角の金属酸化物半導体の焼結セラミ
ック（ガス感応物質52）を保持させている。なお、この
タイプのガスセンサは、一対の電極の一方（例えば電極
43）と他方（例えば電極44）とからガス感応物質52の信
号取出し線が引き出せるように工夫されており、また、
ヒーターコイル43,44はガス感応物質52の層内に埋めこ
まれた状態で存在せしめられている。図中、12は絶縁性
耐熱性基板、８は電極ピンである。
を示しており、ここでは一対の電極を兼ねヒーターコイ
ル43,44間に２〜3mm角の金属酸化物半導体の焼結セラミ
ック（ガス感応物質52）を保持させている。なお、この
タイプのガスセンサは、一対の電極の一方（例えば電極
43）と他方（例えば電極44）とからガス感応物質52の信
号取出し線が引き出せるように工夫されており、また、
ヒーターコイル43,44はガス感応物質52の層内に埋めこ
まれた状態で存在せしめられている。図中、12は絶縁性
耐熱性基板、８は電極ピンである。
しかし、従来のこうしたガスセンサはいずれも経時変
化のためセンサ出力が変動する傾向を有し、信頼性に欠
けるという不都合をもっている。
化のためセンサ出力が変動する傾向を有し、信頼性に欠
けるという不都合をもっている。
［目的］ 本発明は、上記のごとき不都合をもたらすことなく、
センサ出力が安定し信頼性にすぐれたガスセンサを提供
するものである。
センサ出力が安定し信頼性にすぐれたガスセンサを提供
するものである。
［構成］ 本発明は、加熱ヒータ及び一対の電極と金属酸化物半
導体とを備えたガスセンサにおいて、センサ出力信号を
とりだすために前記金属酸化物半導体の両端に接してい
る一対の電極のうちの一方の電極がセンサ出力が減少傾
向を示す電極材料からなり、他方の電極がセンサ出力が
増加傾向を示す電極材料からなり、金属酸化物半導体を
直接外気に触れるようにして前記一対の電極間に設けた
ことを特徴とするものである。
導体とを備えたガスセンサにおいて、センサ出力信号を
とりだすために前記金属酸化物半導体の両端に接してい
る一対の電極のうちの一方の電極がセンサ出力が減少傾
向を示す電極材料からなり、他方の電極がセンサ出力が
増加傾向を示す電極材料からなり、金属酸化物半導体を
直接外気に触れるようにして前記一対の電極間に設けた
ことを特徴とするものである。
ちなみに、本発明者らは前記目的を達成するためにい
ろいろな角度から検討を行なった結果、第１図に示した
電極41の材料と電極42の材料とを変えることにより、ま
た、第２図に示した電極（ヒータコイルを兼ねたもの）
43の材料と電極（ヒーターコイルを兼ねたもの）44の材
料とを変えることにより、センサ出力の経時変化が低減
できることを確かめた。本発明はそれに基づいてなされ
たものである。
ろいろな角度から検討を行なった結果、第１図に示した
電極41の材料と電極42の材料とを変えることにより、ま
た、第２図に示した電極（ヒータコイルを兼ねたもの）
43の材料と電極（ヒーターコイルを兼ねたもの）44の材
料とを変えることにより、センサ出力の経時変化が低減
できることを確かめた。本発明はそれに基づいてなされ
たものである。
本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細に説明
する。
する。
本発明ガスセンサは、先に触れたように、電極の材質
に工夫がなされていること以外、第１図及び第２図に示
した従来のタイプのガスセンサと何等相違していない。
また、本発明に係るガスセンサは、第３図に示したよう
な、第１図にみられるものとは逆に、電極41及び42がガ
ス感応膜51の端部を覆うような形態のものであってもか
まわない。
に工夫がなされていること以外、第１図及び第２図に示
した従来のタイプのガスセンサと何等相違していない。
また、本発明に係るガスセンサは、第３図に示したよう
な、第１図にみられるものとは逆に、電極41及び42がガ
ス感応膜51の端部を覆うような形態のものであってもか
まわない。
いま、第１図、第２図又は第３図に示したタイプのガ
スセンサにおいて、ガス感応物質（ガス感応膜を含む）
として酸化スズを使用し、かつ、電極材料として電極41
及び42（43及び44）とも白金を使用して、300〜400℃
（ガス感応物質の加熱温度）で被検ガスの存在しない清
浄空気中で動作させた時のセンサ出力の経時特性を測定
すると第４図のように表わされる。即ち、日数を経るに
従がい徐々にセンサ出力は減少する傾向を示す。一方、
電極41及び42（43及び44）の材料にクロムを使用した以
外はまったく同じにしたガスセンサにおいては、同様な
条件下で、逆にセンサ出力の経時特性は日数を経るに従
がい徐々にセンサ出力が増加する傾向を示す（第５
図）。
スセンサにおいて、ガス感応物質（ガス感応膜を含む）
として酸化スズを使用し、かつ、電極材料として電極41
及び42（43及び44）とも白金を使用して、300〜400℃
（ガス感応物質の加熱温度）で被検ガスの存在しない清
浄空気中で動作させた時のセンサ出力の経時特性を測定
すると第４図のように表わされる。即ち、日数を経るに
従がい徐々にセンサ出力は減少する傾向を示す。一方、
電極41及び42（43及び44）の材料にクロムを使用した以
外はまったく同じにしたガスセンサにおいては、同様な
条件下で、逆にセンサ出力の経時特性は日数を経るに従
がい徐々にセンサ出力が増加する傾向を示す（第５
図）。
本発明ガスセンサは、第４図及び第５図で表わされた
現象を巧みに利用して、長期に安定したセンサ出力特性
が得られるようになされている。即ち、電極41（43）に
白金を電極42（44）にクロムを使用した場合、つまり、
一対の電極において、一方の電極に出力が減少傾向を示
す電極材料を用い他方の電極に増加傾向を示す電極材料
を用いることにより、センサ出力の経時変化を相殺する
ことができ、長期にわたってセンサ出力を安定化せしめ
ることができるようになる（第６図）。
現象を巧みに利用して、長期に安定したセンサ出力特性
が得られるようになされている。即ち、電極41（43）に
白金を電極42（44）にクロムを使用した場合、つまり、
一対の電極において、一方の電極に出力が減少傾向を示
す電極材料を用い他方の電極に増加傾向を示す電極材料
を用いることにより、センサ出力の経時変化を相殺する
ことができ、長期にわたってセンサ出力を安定化せしめ
ることができるようになる（第６図）。
センサ出力が減少傾向を示す電極材料としては白金の
ほかに、金、パラジウムがある。また、第１図及び第３
図の場合は、それらを組合わせた多層構造でも減少傾向
を示す。増加傾向を示す電極材料としてはクロムのほか
に、チタン、ニッケルがあり、第１図及び第３図の場合
はそれらを少なくとも一層含む多層構造、たとえば白金
／クロム、金／白金／クロム、白金／チタン等も増加傾
向を示す。このような電極材料の組合せの構成において
も、センサ出力の経時変化を相殺することができ、長期
にわたってセンサ出力を安定化させることができる。
ほかに、金、パラジウムがある。また、第１図及び第３
図の場合は、それらを組合わせた多層構造でも減少傾向
を示す。増加傾向を示す電極材料としてはクロムのほか
に、チタン、ニッケルがあり、第１図及び第３図の場合
はそれらを少なくとも一層含む多層構造、たとえば白金
／クロム、金／白金／クロム、白金／チタン等も増加傾
向を示す。このような電極材料の組合せの構成において
も、センサ出力の経時変化を相殺することができ、長期
にわたってセンサ出力を安定化させることができる。
互いに材料を異にした一対の電極のうち、特に好まし
い電極の組合せは白金−クロムである。
い電極の組合せは白金−クロムである。
これまでの例では、金属酸化物半導体又はその膜とし
て酸化スズをあげてきたが、これに限らず、チタン、イ
ンジウム、タングステン、ニッケル、亜鉛、鉄などの酸
化物もガス感応物として使用しうる。
て酸化スズをあげてきたが、これに限らず、チタン、イ
ンジウム、タングステン、ニッケル、亜鉛、鉄などの酸
化物もガス感応物として使用しうる。
第７図は、第１図に表わされたようなタイプの本発明
ガスセンサの製造例のひとつを図示したものである。
ガスセンサの製造例のひとつを図示したものである。
まず、耐熱性基板１上にヒーター膜２、絶縁膜３を積
層する［（イ）及び（ロ）］。この上にフォトリソエッ
チング法などを利用して互いに材料を異にした電極41,4
2を形成する［（ハ）及び（ニ）］。次いで、これら電
極41,42及び絶縁膜３に接するようにガス感応膜51を形
成し［第７図（ホ）］、これにヒーター膜への電力供給
線61,62及びガス感応膜の信号取出し線71,72をつければ
よい。
層する［（イ）及び（ロ）］。この上にフォトリソエッ
チング法などを利用して互いに材料を異にした電極41,4
2を形成する［（ハ）及び（ニ）］。次いで、これら電
極41,42及び絶縁膜３に接するようにガス感応膜51を形
成し［第７図（ホ）］、これにヒーター膜への電力供給
線61,62及びガス感応膜の信号取出し線71,72をつければ
よい。
なお、本発明のガスセンサにおいて、電極41,42（又
は43,44）を異なった材料で形成するという思想は第１
図、第２図及び第３図に表わされたタイプのものに限ら
れる訳ではなく、本発明者らが既に提案してあるマイク
ロヒーター構造を有するガスセンサ（特開昭61−191953
号公報）にも適用しうることができる。
は43,44）を異なった材料で形成するという思想は第１
図、第２図及び第３図に表わされたタイプのものに限ら
れる訳ではなく、本発明者らが既に提案してあるマイク
ロヒーター構造を有するガスセンサ（特開昭61−191953
号公報）にも適用しうることができる。
第８図及び第９図はマイクロヒーター構造を有するタ
イプの本発明ガスセンサの二例を表わしている。ここで
第８図はその一方のガスセンサで（イ）はその平面図、
（ロ）（ハ）はそれぞれ第８図（イ）のＸ−Ｘ′線断面
図、Ｙ−Ｙ′線断面図である。第９図は他方のガスセン
サで（イ）はその平面図、（ロ）（ハ）はそれぞれ第９
図（イ）のＸ−Ｘ′線断面図、Ｙ−Ｙ′線断面図であ
り、Ｏは空胴又は溝を表わしている。
イプの本発明ガスセンサの二例を表わしている。ここで
第８図はその一方のガスセンサで（イ）はその平面図、
（ロ）（ハ）はそれぞれ第８図（イ）のＸ−Ｘ′線断面
図、Ｙ−Ｙ′線断面図である。第９図は他方のガスセン
サで（イ）はその平面図、（ロ）（ハ）はそれぞれ第９
図（イ）のＸ−Ｘ′線断面図、Ｙ−Ｙ′線断面図であ
り、Ｏは空胴又は溝を表わしている。
［効果］ 本発明のガスセンサは、金属酸化物半導体が直接外気
に触れているので、ガス検知の感度が大きく、かつ、セ
ンサ出力の経時変化が殆どなく長期の使用が可能であ
り、また、電極を金属酸化物半導体上の全面に覆って設
けないので、金属酸化物半導体及び電極の膜厚を薄く制
限する必要がなくて製造が容易であり、コストを低減す
ることができるという効果がある。
に触れているので、ガス検知の感度が大きく、かつ、セ
ンサ出力の経時変化が殆どなく長期の使用が可能であ
り、また、電極を金属酸化物半導体上の全面に覆って設
けないので、金属酸化物半導体及び電極の膜厚を薄く制
限する必要がなくて製造が容易であり、コストを低減す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第１図、第２図、第３図、第８図及び第９図は本発明に
係るガスセンサの５例の概略図である。 第４図、第５図及び第６図は電極の材料の選択によって
センサ出力が経時でどのように変っていくかを測定した
グラフである。 第７図は第１図に示したタイプであって本発明に係るガ
スセンサの製造例を示したものである。 １……耐熱性基板（12…絶縁性耐熱性基板） ２……ヒーター膜、３……絶縁膜 ８……電極ピン、41,42,43,44……電極 51……ガス感応膜、52……ガス感応物質 61,62……ヒーター膜 71,72……ガス感応膜（ガス感応物質）の信号取出し線
係るガスセンサの５例の概略図である。 第４図、第５図及び第６図は電極の材料の選択によって
センサ出力が経時でどのように変っていくかを測定した
グラフである。 第７図は第１図に示したタイプであって本発明に係るガ
スセンサの製造例を示したものである。 １……耐熱性基板（12…絶縁性耐熱性基板） ２……ヒーター膜、３……絶縁膜 ８……電極ピン、41,42,43,44……電極 51……ガス感応膜、52……ガス感応物質 61,62……ヒーター膜 71,72……ガス感応膜（ガス感応物質）の信号取出し線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間中 順二 東京都大田区大森西１丁目９番17号 リ コー精器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−71647（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】加熱ヒータ及び一対の電極と金属酸化物半
導体とを備えたガスセンサにおいて、センサ出力信号を
とりだすために前記金属酸化物半導体の両端に接してい
る一対の電極のうちの一方の電極がセンサ出力が減少傾
向を示す電極材料からなり、他方の電極がセンサ出力が
増加傾向を示す電極材料からなり、前記金属酸化物半導
体を直接外気に触れるようにして前記一対の電極間に設
けたことを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071061A JP2604415B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | ガスセンサ |
| US07/288,279 US4967589A (en) | 1987-12-23 | 1988-12-22 | Gas detecting device |
| US07/559,148 US5003812A (en) | 1987-12-23 | 1990-07-30 | Gas detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071061A JP2604415B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244353A JPH01244353A (ja) | 1989-09-28 |
| JP2604415B2 true JP2604415B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=13449631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071061A Expired - Fee Related JP2604415B2 (ja) | 1987-12-23 | 1988-03-25 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604415B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100279578B1 (ko) * | 1993-04-09 | 2001-06-01 | 구자홍 | 반도체형 가스센서 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6371647A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ダイオ−ド型ガスセンサ |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071061A patent/JP2604415B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01244353A (ja) | 1989-09-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |