JP3262867B2 - 半導体ガス検出装置 - Google Patents
半導体ガス検出装置Info
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Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、半導体ガス検出装置、より詳細
には、雰囲気中に特定ガスが存在するか否かを検出する
ガスセンサに関する。
には、雰囲気中に特定ガスが存在するか否かを検出する
ガスセンサに関する。
【０００２】
【従来技術】ガス検出装置には、金属酸化物を使用する
半導体方式のものと触媒を使用する接触燃焼方式のもの
があるが、いずれの場合にもヒータを用いてガス感応素
子を加熱する必要がある。しかし、これらはいずれも消
費電力が大きく、又、応答性にも問題がある。そのた
め、微細加工によるマイクロヒータを使用するガス検出
装置（特公昭６２−２４３８号公報、特開昭６１−１９
１９５３号公報等）が提案されており、このマイクロヒ
ータの使用により消費電力及び応答性が大幅に改善され
た。
半導体方式のものと触媒を使用する接触燃焼方式のもの
があるが、いずれの場合にもヒータを用いてガス感応素
子を加熱する必要がある。しかし、これらはいずれも消
費電力が大きく、又、応答性にも問題がある。そのた
め、微細加工によるマイクロヒータを使用するガス検出
装置（特公昭６２−２４３８号公報、特開昭６１−１９
１９５３号公報等）が提案されており、このマイクロヒ
ータの使用により消費電力及び応答性が大幅に改善され
た。
【０００３】上述のごときマイクロヒータを使用したガ
スセンサにおいては、従来、センサ加熱用マイクロヒー
タ回路として、前記マイクロヒータに一定の駆動電圧を
印加し、該マイクロヒータを一定温度で加熱するマイク
ロヒータ回路や、マイクロヒータに一定の駆動電圧をパ
ルス的に印加するパルス回路が使用されているが、検知
対象ガス及び外部雰囲気中の吸着性ガスの影響により、
それらを検知すると、（それらのガスを吸着すると）、
センサ抵抗の初期状態への復帰に時間がかかるという問
題点があると同時に、表面状態が不安定のため検知対象
ガスの濃度を定量化することが困難であるといった問題
がある。
スセンサにおいては、従来、センサ加熱用マイクロヒー
タ回路として、前記マイクロヒータに一定の駆動電圧を
印加し、該マイクロヒータを一定温度で加熱するマイク
ロヒータ回路や、マイクロヒータに一定の駆動電圧をパ
ルス的に印加するパルス回路が使用されているが、検知
対象ガス及び外部雰囲気中の吸着性ガスの影響により、
それらを検知すると、（それらのガスを吸着すると）、
センサ抵抗の初期状態への復帰に時間がかかるという問
題点があると同時に、表面状態が不安定のため検知対象
ガスの濃度を定量化することが困難であるといった問題
がある。
【０００４】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、特に、マイクロヒータを用いたガス検出装置に
おいて、前記マイクロヒータ駆動回路によるヒータ印加
電圧を外部信号によって変えることが出来るようにする
ことによって、ガス検知前のセンサ出力を安定状態、即
ち、定常状態に保ち、ガス検知後のセンサ出力の定常状
態への復帰を迅速に行なうことが出来るガス検出装置、
更には、センサ出力の安定化によりガス濃度を校正する
ことが可能なガス検出装置を提供することを目的とする
ものである。
もので、特に、マイクロヒータを用いたガス検出装置に
おいて、前記マイクロヒータ駆動回路によるヒータ印加
電圧を外部信号によって変えることが出来るようにする
ことによって、ガス検知前のセンサ出力を安定状態、即
ち、定常状態に保ち、ガス検知後のセンサ出力の定常状
態への復帰を迅速に行なうことが出来るガス検出装置、
更には、センサ出力の安定化によりガス濃度を校正する
ことが可能なガス検出装置を提供することを目的とする
ものである。
【０００５】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
空中に張り出して設けられた電気絶縁性材料からなる張
出部と、該張出し部上に設けられたガス検出用の金属酸
化物半導体と、該金属酸化物半導体に接触する電極リー
ドと、前記金属酸化物半導体を加熱するためのヒータと
を有する半導体ガス検出装置において、前記金属酸化物
半導体に対して複数のヒータと、前記ヒータをガス検出
温度に加熱する電圧（電流）を印加する手段と、該温度
より高い温度に加熱する電圧（電流）を印加する手段
と、これらの手段を外部信号により切り替える切り替え
手段とを有し、ガス検出温度にするとき、前記複数のヒ
ータのうちの一部を加熱しないか低温にすること、更に
は、（２）前記（１）において、通常は、前記ヒータを
ガス検出温度より高い温度にしておき、ガス検出時に、
該ガス検出温度に切り替えること、更には、（３）前記
（１）において、前記ガス検出温度にする手段とガス検
出温度より高い温度にする手段とを自動的に一定時間毎
に切り替えることを特徴としたものである。
空中に張り出して設けられた電気絶縁性材料からなる張
出部と、該張出し部上に設けられたガス検出用の金属酸
化物半導体と、該金属酸化物半導体に接触する電極リー
ドと、前記金属酸化物半導体を加熱するためのヒータと
を有する半導体ガス検出装置において、前記金属酸化物
半導体に対して複数のヒータと、前記ヒータをガス検出
温度に加熱する電圧（電流）を印加する手段と、該温度
より高い温度に加熱する電圧（電流）を印加する手段
と、これらの手段を外部信号により切り替える切り替え
手段とを有し、ガス検出温度にするとき、前記複数のヒ
ータのうちの一部を加熱しないか低温にすること、更に
は、（２）前記（１）において、通常は、前記ヒータを
ガス検出温度より高い温度にしておき、ガス検出時に、
該ガス検出温度に切り替えること、更には、（３）前記
（１）において、前記ガス検出温度にする手段とガス検
出温度より高い温度にする手段とを自動的に一定時間毎
に切り替えることを特徴としたものである。
【０００６】図１は、本発明が適用される半導体ガス検
出装置の一例を説明するための図で、ガス検出装置１０
は、略正方形の形状をした基板１の上に一体的に構成さ
れており、図示の如く、基板１の左上角部及び右下角部
には台座部１ｂ，１ｂが形成されており基板１の他の部
分に凹所１ａを形成している。これらの台座部１ｂ，１
ｂ間に架橋して電気的絶縁性材料からなるブリッジ３が
形成されており、空中に張り出した架橋構造を構成して
いる。
出装置の一例を説明するための図で、ガス検出装置１０
は、略正方形の形状をした基板１の上に一体的に構成さ
れており、図示の如く、基板１の左上角部及び右下角部
には台座部１ｂ，１ｂが形成されており基板１の他の部
分に凹所１ａを形成している。これらの台座部１ｂ，１
ｂ間に架橋して電気的絶縁性材料からなるブリッジ３が
形成されており、空中に張り出した架橋構造を構成して
いる。
【０００７】ブリッジ３上には１対の検出用リード５
ａ，５ｂが端部を互いに対向させ、且つ所定距離離間し
て配設されており、その対向領域部分には所定の半導体
材料からなるガス検出層７が形成されてガス検出領域を
画定している。ガス検出層７は検出用リード５ａ及び５
ｂの対向端部に夫々接触して設けられており、ガスの吸
着によりその抵抗値が変化し、その変化を検出すること
によってガスの検出を行なう。検出用リード５ａ，５ｂ
は互いに反対方向へブリッジ３上を延在しており、夫々
の台座１ｂ，１ｂ上に絶縁層を介して設けられている検
出用電極９ａ，９ｂに接続されている。ブリッジ３上に
は検出用リード５ａ，５ｂと並列的に延在してヒータリ
ード８ｃが設けられており、台座部１ｂ，１ｂ上に夫々
設けられているヒータ用電極８ａ，８ｂに接続されてい
る。
ａ，５ｂが端部を互いに対向させ、且つ所定距離離間し
て配設されており、その対向領域部分には所定の半導体
材料からなるガス検出層７が形成されてガス検出領域を
画定している。ガス検出層７は検出用リード５ａ及び５
ｂの対向端部に夫々接触して設けられており、ガスの吸
着によりその抵抗値が変化し、その変化を検出すること
によってガスの検出を行なう。検出用リード５ａ，５ｂ
は互いに反対方向へブリッジ３上を延在しており、夫々
の台座１ｂ，１ｂ上に絶縁層を介して設けられている検
出用電極９ａ，９ｂに接続されている。ブリッジ３上に
は検出用リード５ａ，５ｂと並列的に延在してヒータリ
ード８ｃが設けられており、台座部１ｂ，１ｂ上に夫々
設けられているヒータ用電極８ａ，８ｂに接続されてい
る。
【０００８】上述のように、空中に張り出して設けられ
た電気絶縁性材料から成る張出し部、前記張出し部上に
設けられたガス検出用の金属酸化物半導体層に接触する
電極リード及び前記電極リードにほぼ並置し設けられた
ヒータリードを有するガス検出装置は公知である。斯様
なガス検出装置において、通常、ガス検出は、前記ヒー
タリードにより３００〜４５０℃に加熱された金属酸化
物半導体の抵抗値が、該金属酸化物半導体表面でのガス
吸着により変化することを利用して行われている。一般
に、金属酸化物半導体を加熱すると表面に雰囲気中の酸
素が負荷電吸着し、前記金属酸化物半導体の電気伝導度
が低下する。雰囲気中に検知対象ガス（還元性ガス）が
存在すると前記負荷電吸着酸素と反応し、金属酸化物半
導体の電気伝導度が変化することによりガス検知を行
う。しかし、上述のごときガスセンサにおいては、雰囲
気の影響を強く受け、ガス検知前の電気伝導度が不安定
であるといった問題がある。
た電気絶縁性材料から成る張出し部、前記張出し部上に
設けられたガス検出用の金属酸化物半導体層に接触する
電極リード及び前記電極リードにほぼ並置し設けられた
ヒータリードを有するガス検出装置は公知である。斯様
なガス検出装置において、通常、ガス検出は、前記ヒー
タリードにより３００〜４５０℃に加熱された金属酸化
物半導体の抵抗値が、該金属酸化物半導体表面でのガス
吸着により変化することを利用して行われている。一般
に、金属酸化物半導体を加熱すると表面に雰囲気中の酸
素が負荷電吸着し、前記金属酸化物半導体の電気伝導度
が低下する。雰囲気中に検知対象ガス（還元性ガス）が
存在すると前記負荷電吸着酸素と反応し、金属酸化物半
導体の電気伝導度が変化することによりガス検知を行
う。しかし、上述のごときガスセンサにおいては、雰囲
気の影響を強く受け、ガス検知前の電気伝導度が不安定
であるといった問題がある。
【０００９】そこで、本発明は、ヒータ駆動回路に通常
のガス検知時よりも高温加熱をする回路を併設すること
により、ガス検知後の電気伝導度の復帰を迅速にし、ガ
ス検知時の電気伝導度の安定化を図り、表面状態の安定
性を確保し、また、この効果により、雰囲気中に存在す
る検知対象ガスの定量化を可能にするものである。ま
た、ヒータを複数設け、ガス検出時に一部のヒータに印
加する電圧（電流）を０ないし低電圧（低電流）にする
ことにより、ヒータにかかるヒートショックを低減する
ようにしたものであり、ヒータショックを低減すること
によりヒータの寿命を延ばすことが出来る。以下、本発
明による半導体ガス検出装置につき添付の図面により、
更に詳細に説明する。
のガス検知時よりも高温加熱をする回路を併設すること
により、ガス検知後の電気伝導度の復帰を迅速にし、ガ
ス検知時の電気伝導度の安定化を図り、表面状態の安定
性を確保し、また、この効果により、雰囲気中に存在す
る検知対象ガスの定量化を可能にするものである。ま
た、ヒータを複数設け、ガス検出時に一部のヒータに印
加する電圧（電流）を０ないし低電圧（低電流）にする
ことにより、ヒータにかかるヒートショックを低減する
ようにしたものであり、ヒータショックを低減すること
によりヒータの寿命を延ばすことが出来る。以下、本発
明による半導体ガス検出装置につき添付の図面により、
更に詳細に説明する。
【００１０】図２は、本発明の実施例を説明するための
図で、同図は、ヒータ駆動回路によるヒータ温度のパタ
ーンを示す図である。図１において、Ｔ1は、当該ガス
検出に適した温度（以下、「適温」という）、Ｔ2は半
導体表面に吸着したガスを脱離させるための前記温度Ｔ
1より高い温度（以下、「高温」という）で、請求項１
に記載の発明においては、ガスを検出する前に一度温度
を高温Ｔ2まで上げ、以降、前記適温（Ｔ1）と高温（Ｔ
2）を交互にくり返し、適温時に、ガスの検出を行い、
高温時に、センサに吸着した雰囲気ガスをパージ（クリ
ーニング）し、次のガス検出に当ってのセンサの電気伝
導度を安定させ、また、請求項２に記載の発明において
は、ヒータ温度を、通常は、高温Ｔ2にホールドし、ガ
ス検出時に、外部信号により適温Ｔ1に切り換えるよう
にしたものである。
図で、同図は、ヒータ駆動回路によるヒータ温度のパタ
ーンを示す図である。図１において、Ｔ1は、当該ガス
検出に適した温度（以下、「適温」という）、Ｔ2は半
導体表面に吸着したガスを脱離させるための前記温度Ｔ
1より高い温度（以下、「高温」という）で、請求項１
に記載の発明においては、ガスを検出する前に一度温度
を高温Ｔ2まで上げ、以降、前記適温（Ｔ1）と高温（Ｔ
2）を交互にくり返し、適温時に、ガスの検出を行い、
高温時に、センサに吸着した雰囲気ガスをパージ（クリ
ーニング）し、次のガス検出に当ってのセンサの電気伝
導度を安定させ、また、請求項２に記載の発明において
は、ヒータ温度を、通常は、高温Ｔ2にホールドし、ガ
ス検出時に、外部信号により適温Ｔ1に切り換えるよう
にしたものである。
【００１１】上述のように、半導体ガスセンサにおい
て、センサのヒータ温度を、ガス検出に適した温度Ｔ1
と、センサに吸着した雰囲気ガスをパージする高温Ｔ2
とで繰り返すようにすると、ガス検出時の電気伝導度
（抵抗）を安定化することが可能になり、また、吸着性
ガス（炭化水素、アルコール、炭素酸化物、窒素酸化
物、硫黄酸化物、アンモニア等の有機・無機化合物）が
雰囲気中に存在することを検知した後、金属酸化物半導
体の電気伝導度がガス検知前の定常状態に復帰する時間
を短縮することが可能になる。
て、センサのヒータ温度を、ガス検出に適した温度Ｔ1
と、センサに吸着した雰囲気ガスをパージする高温Ｔ2
とで繰り返すようにすると、ガス検出時の電気伝導度
（抵抗）を安定化することが可能になり、また、吸着性
ガス（炭化水素、アルコール、炭素酸化物、窒素酸化
物、硫黄酸化物、アンモニア等の有機・無機化合物）が
雰囲気中に存在することを検知した後、金属酸化物半導
体の電気伝導度がガス検知前の定常状態に復帰する時間
を短縮することが可能になる。
【００１２】図３は、ガス検出後、定常状態へ復帰する
までの時間経過を、従来技術（一定温度）と比較して示
す図で、同図から明らかなように、本発明によると、ガ
ス検出後の定常状態におけるセンサの抵抗率が安定し、
この定常状態の安定化から、金属酸化物半導体の表面状
態の再現性が高まり、各種ガスに対するセンサ出力の信
頼性が増す。
までの時間経過を、従来技術（一定温度）と比較して示
す図で、同図から明らかなように、本発明によると、ガ
ス検出後の定常状態におけるセンサの抵抗率が安定し、
この定常状態の安定化から、金属酸化物半導体の表面状
態の再現性が高まり、各種ガスに対するセンサ出力の信
頼性が増す。
【００１３】図４は、各種ガス（ｉｓｏ−Ｃ4Ｈ10,ＮＨ
3,Ｃ2Ｈ5ＯＨ）に対するセンサ出力の濃度特性の信頼性
を示す図で、同図から明らかなように、センサ出力の濃
度特性から、精度の優れたガス濃度定量可能なガスセン
サが実現できる。また、比較的低い温度（常温〜２５０
℃程度）においては雰囲気中の吸着性ガスの影響を受け
やすく、例えば、ＣＯのような比較的低い温度でガス感
度を有するようなガスに対しては、このような雰囲気中
の吸着性ガスの影響によりガス感度が低下するといった
問題点がある。このような比較的低い温度でガス感度を
有するガスを検出、定量化するためにも本発明によるヒ
ータ駆動回路は重要である。図５にこのＣＯについて、
本発明による駆動方法と従来の駆動方法（一定温度）の
場合と比較して示す。
3,Ｃ2Ｈ5ＯＨ）に対するセンサ出力の濃度特性の信頼性
を示す図で、同図から明らかなように、センサ出力の濃
度特性から、精度の優れたガス濃度定量可能なガスセン
サが実現できる。また、比較的低い温度（常温〜２５０
℃程度）においては雰囲気中の吸着性ガスの影響を受け
やすく、例えば、ＣＯのような比較的低い温度でガス感
度を有するようなガスに対しては、このような雰囲気中
の吸着性ガスの影響によりガス感度が低下するといった
問題点がある。このような比較的低い温度でガス感度を
有するガスを検出、定量化するためにも本発明によるヒ
ータ駆動回路は重要である。図５にこのＣＯについて、
本発明による駆動方法と従来の駆動方法（一定温度）の
場合と比較して示す。
【００１４】請求項３に記載の発明は、前記ヒータ温度
パターンの制御を外部信号によってではなく、図２に示
した温度パターンで自動的に駆動することを特徴とした
ものである。ここで、ガス検知時のヒータ加熱（Ｔ1）
の前に表面で吸着した吸着物を離脱するための高温加熱
（Ｔ2）を行うもので、この高温加熱時間（ｔ1′〜
ｔ2′）は、数 msec〜数 minの範囲で任意に設定するこ
とができる。また、ガス検知時加熱時間（ｔ1 0〜ｔ2 0）
についても数 msec〜数 minの範囲で任意に設定するこ
とができる。
パターンの制御を外部信号によってではなく、図２に示
した温度パターンで自動的に駆動することを特徴とした
ものである。ここで、ガス検知時のヒータ加熱（Ｔ1）
の前に表面で吸着した吸着物を離脱するための高温加熱
（Ｔ2）を行うもので、この高温加熱時間（ｔ1′〜
ｔ2′）は、数 msec〜数 minの範囲で任意に設定するこ
とができる。また、ガス検知時加熱時間（ｔ1 0〜ｔ2 0）
についても数 msec〜数 minの範囲で任意に設定するこ
とができる。
【００１５】
【００１６】次に、本発明の概要について簡単に説明す
る。ヒータ制御回路には高温加熱（４００〜７００℃程
度）、ガス検出時加熱（室温〜５００℃程度）の２つの
加熱パターンを有し、該ヒータ制御回路を外部信号によ
って切り替えることができる。センサ電圧として適当な
一定電圧Ｖｓを印加しておく。センサ出力にはセンサの
電導度に比例した電圧が表われる。検出回路では、前記
ガス検知時加熱の電圧をモニターし、この電圧値変化に
よりガス検知を行う。前記２つの加熱パターンは連続加
熱でも間欠加熱でも良い。
る。ヒータ制御回路には高温加熱（４００〜７００℃程
度）、ガス検出時加熱（室温〜５００℃程度）の２つの
加熱パターンを有し、該ヒータ制御回路を外部信号によ
って切り替えることができる。センサ電圧として適当な
一定電圧Ｖｓを印加しておく。センサ出力にはセンサの
電導度に比例した電圧が表われる。検出回路では、前記
ガス検知時加熱の電圧をモニターし、この電圧値変化に
よりガス検知を行う。前記２つの加熱パターンは連続加
熱でも間欠加熱でも良い。
【００１７】
【実施例】例えば、雰囲気中にアルコール系ガス（Ｃ2
Ｈ5ＯＨ）が高濃度（１０％以上）で存在するのを検知
した場合、ガス検知部表面での反応では消費できない量
であるため、該ガス検知部表面に吸着して脱離するのに
時間がかかるという現象が起こる。一般に、このような
有機系ガスは吸着性は高いが、例えば、水蒸気すなわち
湿度等の吸着も起こる。センサの電導度（δ）が、エア
ーレベルよりも低下した状態で保持され、この状態では
他の還元性ガスが存在しても検知できなくなる。通常の
一定温度加熱（３００℃）では、図６に示すように、高
濃度（１０％）Ｃ2Ｈ5ＯＨガス検知後にエアーレベルに
復帰するまでに、約１０分かかる。しかし、ガス検知後
に約１０秒の高温加熱を行なった場合には、エアーレベ
ルまで数秒で復帰する。
Ｈ5ＯＨ）が高濃度（１０％以上）で存在するのを検知
した場合、ガス検知部表面での反応では消費できない量
であるため、該ガス検知部表面に吸着して脱離するのに
時間がかかるという現象が起こる。一般に、このような
有機系ガスは吸着性は高いが、例えば、水蒸気すなわち
湿度等の吸着も起こる。センサの電導度（δ）が、エア
ーレベルよりも低下した状態で保持され、この状態では
他の還元性ガスが存在しても検知できなくなる。通常の
一定温度加熱（３００℃）では、図６に示すように、高
濃度（１０％）Ｃ2Ｈ5ＯＨガス検知後にエアーレベルに
復帰するまでに、約１０分かかる。しかし、ガス検知後
に約１０秒の高温加熱を行なった場合には、エアーレベ
ルまで数秒で復帰する。
【００１８】電導度の低下が維持されることは、ガスセ
ンサを使用する上で大きな問題となり、ガスセンサにお
けるガス検知部（金属酸化物半導体）だけでなく、ヒー
タ等にも悪影響を与え、経時劣化の要因にもなる可能性
がある。即ち、表面に高濃度のＣ2Ｈ5ＯＨが存在する
と、ガス検知部、ヒータに対して大きなヒートショック
を与えることになる。また、前記高濃度ガスに長時間さ
らされると、金属酸化物半導体の構造変化（不純物混入
による組成変化、結晶構造変化）を引き起こす可能性も
ある。そこで、高濃度ガスを検知した場合に、該高濃度
ガスを短時間に迅速に脱離させるためにも高温加熱が重
要である。この高温加熱をするヒータ回路としては請求
項１〜３のいずれのものでも良い。特に、請求項２のヒ
ータ回路では、ガス検知を行なう時以外は、常に高温加
熱されているので、表面の活性度が高く、再現性に優れ
た定量的な出力が得られる。また、請求項３のヒータ回
路では、間欠駆動により、低消費電力且つある程度定量
的な出力が得られる。
ンサを使用する上で大きな問題となり、ガスセンサにお
けるガス検知部（金属酸化物半導体）だけでなく、ヒー
タ等にも悪影響を与え、経時劣化の要因にもなる可能性
がある。即ち、表面に高濃度のＣ2Ｈ5ＯＨが存在する
と、ガス検知部、ヒータに対して大きなヒートショック
を与えることになる。また、前記高濃度ガスに長時間さ
らされると、金属酸化物半導体の構造変化（不純物混入
による組成変化、結晶構造変化）を引き起こす可能性も
ある。そこで、高濃度ガスを検知した場合に、該高濃度
ガスを短時間に迅速に脱離させるためにも高温加熱が重
要である。この高温加熱をするヒータ回路としては請求
項１〜３のいずれのものでも良い。特に、請求項２のヒ
ータ回路では、ガス検知を行なう時以外は、常に高温加
熱されているので、表面の活性度が高く、再現性に優れ
た定量的な出力が得られる。また、請求項３のヒータ回
路では、間欠駆動により、低消費電力且つある程度定量
的な出力が得られる。
【００１９】図４に、Ｃ2Ｈ5ＯＨのガス濃度に対するガ
ス感度特性を２に示す。図４において、横軸はガス濃度
で縦軸はガス感度（Ｒａ／Ｒｇ）とする。ここで、ヒー
タ駆動温度は、図２に示したパターンで行い、Ｔ1＝３
５０℃、Ｔ2＝６００℃、とした。このようなヒータ回
路を用いれば、図３に示したように、ガス検知部の表面
状態が定常状態になり、ガス検知時の電導度の再現性が
高くなる。即ち、図４のガス濃度特性の信頼性が高ま
り、ガス濃度とガス感度の関係式を立てることにより、
雰囲気中のガスのガス感度を測定すれば該ガスの濃度を
精度良く定量することが可能になる。例えば、図４のＣ
2Ｈ5ＯＨのガス感度特性から、雰囲気中のガスについて
のガス感度が１.２４の時のガス濃度は５４０ｐ.ｐ.ｍ.
である。また、ｉｓｏ−Ｃ4Ｈ10,ＮＨ3の特性について
も前記と同様にガス濃度の定量が行なえる。
ス感度特性を２に示す。図４において、横軸はガス濃度
で縦軸はガス感度（Ｒａ／Ｒｇ）とする。ここで、ヒー
タ駆動温度は、図２に示したパターンで行い、Ｔ1＝３
５０℃、Ｔ2＝６００℃、とした。このようなヒータ回
路を用いれば、図３に示したように、ガス検知部の表面
状態が定常状態になり、ガス検知時の電導度の再現性が
高くなる。即ち、図４のガス濃度特性の信頼性が高ま
り、ガス濃度とガス感度の関係式を立てることにより、
雰囲気中のガスのガス感度を測定すれば該ガスの濃度を
精度良く定量することが可能になる。例えば、図４のＣ
2Ｈ5ＯＨのガス感度特性から、雰囲気中のガスについて
のガス感度が１.２４の時のガス濃度は５４０ｐ.ｐ.ｍ.
である。また、ｉｓｏ−Ｃ4Ｈ10,ＮＨ3の特性について
も前記と同様にガス濃度の定量が行なえる。
【００２０】また、１つのヒータで複数の加熱温度で加
熱を行なう場合、ヒータ自体に大きなヒートショックが
かかるためにヒータの寿命が短くなる。そこで、２つの
加熱用ヒータを設け、高温加熱（６００℃）時には２つ
のヒータに同時に通電し、ガス検出時、一方のヒータの
通電を停止することによりガス検知時加熱（２００℃）
を行なうことにより、ヒータへのショックを低減し、ヒ
ータの寿命を延ばすことが可能になる。このように、本
発明を用いれば、安定出力で且つ再現性に優れた定量的
なガスセンサが実現でき、このようなセンサ出力の安定
化及び定量化に対して有効である。
熱を行なう場合、ヒータ自体に大きなヒートショックが
かかるためにヒータの寿命が短くなる。そこで、２つの
加熱用ヒータを設け、高温加熱（６００℃）時には２つ
のヒータに同時に通電し、ガス検出時、一方のヒータの
通電を停止することによりガス検知時加熱（２００℃）
を行なうことにより、ヒータへのショックを低減し、ヒ
ータの寿命を延ばすことが可能になる。このように、本
発明を用いれば、安定出力で且つ再現性に優れた定量的
なガスセンサが実現でき、このようなセンサ出力の安定
化及び定量化に対して有効である。
【００２１】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
ヒータ駆動回路を用いれば、センサ出力が安定で且つ定
量的なガスセンサを提供することができる。
ヒータ駆動回路を用いれば、センサ出力が安定で且つ定
量的なガスセンサを提供することができる。
【図１】 本発明が適用される半導体ガス検出装置の一
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図２】 ヒータ加熱温度のパターン例を示す図であ
る。
る。
【図３】 ガス検出後の抵抗率変化を示す図である。
【図４】 各種ガスに対するガス検出感度特性を示す図
である。
である。
【図５】 センサの応答特性を示す図である。
【図６】 ガス検出後の抵抗率変化を示す図である。
１…基板、１ａ…凹所、１ｂ…台座部、３…ブリッジ、
５ａ，５ｂ…リード、７…ガス検出層、８ａ，８ｂ…ヒ
ータ用電極、９ａ，９ｂ…検出用電極、１０…ガス検出
装置。
５ａ，５ｂ…リード、７…ガス検出層、８ａ，８ｂ…ヒ
ータ用電極、９ａ，９ｂ…検出用電極、１０…ガス検出
装置。
フロントページの続き (72)発明者 藤沢 悦子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平４−128645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−20658（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−89156（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/12
Claims (3)
- 【請求項１】 空中に張り出して設けられた電気絶縁性
材料からなる張出部と、該張出し部上に設けられたガス
検出用の金属酸化物半導体と、該金属酸化物半導体に接
触する電極リードと、前記金属酸化物半導体を加熱する
ためのヒータとを有する半導体ガス検出装置において、
前記金属酸化物半導体に対して複数のヒータと、前記ヒ
ータをガス検出温度に加熱する電圧（電流）を印加する
手段と、該温度より高い温度に加熱する電圧（電流）を
印加する手段と、これらの手段を外部信号により切り替
える切り替え手段とを有し、ガス検出温度にするとき、
前記複数のヒータのうちの一部を加熱しないか低温にす
ることを特徴とする半導体ガス検出装置。 - 【請求項２】 請求項１において、通常は、前記ヒータ
をガス検出温度より高い温度にしておき、ガス検出時
に、ガス検出温度に切り替えることを特徴とする半導体
ガス検出装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記ガス検出温度に
する手段とガス検出温度より高い温度にする手段とを自
動的に一定時間毎に切り替えることを特徴とする半導体
ガス検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP32118992A JP3262867B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32118992A JP3262867B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体ガス検出装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06148116A JPH06148116A (ja) | 1994-05-27 |
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Family
ID=18129783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32118992A Expired - Fee Related JP3262867B2 (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 半導体ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3262867B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4497676B2 (ja) * | 2000-08-17 | 2010-07-07 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知装置及びその運転方法 |
| JP4507438B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2010-07-21 | 株式会社デンソー | ガスセンサを用いたガスの検出方法 |
| JP2004003915A (ja) * | 2002-03-29 | 2004-01-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサの熱処理方法、及びそれを用いたガスセンサの製造方法及び検査方法 |
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| EP2995937A1 (en) | 2014-09-15 | 2016-03-16 | Sensirion AG | Integrated chemical sensor chip |
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-
1992
- 1992-11-05 JP JP32118992A patent/JP3262867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06148116A (ja) | 1994-05-27 |
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