JP4450773B2 - 薄膜ガスセンサ - Google Patents
薄膜ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4450773B2 JP4450773B2 JP2005202547A JP2005202547A JP4450773B2 JP 4450773 B2 JP4450773 B2 JP 4450773B2 JP 2005202547 A JP2005202547 A JP 2005202547A JP 2005202547 A JP2005202547 A JP 2005202547A JP 4450773 B2 JP4450773 B2 JP 4450773B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gas
- thin film
- driving
- heater
- 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.)
- Active
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 78
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 69
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 46
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 41
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 41
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 216
- 239000010408 film Substances 0.000 description 29
- 230000008859 change Effects 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000007562 laser obscuration time method Methods 0.000 description 1
- 230000004904 long-term response Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
図7は、従来技術の薄膜ガスセンサを概略的に示す縦断面図である。図8は、薄膜ガスセンサの回路ブロック図である。
この従来技術の薄膜ガスセンサは、シリコン基板(以下Si基板)1、熱絶縁支持層2、ヒーター層3、電気絶縁層4、ガス感知層5を備える。熱絶縁支持層2は、詳しくは、熱酸化SiO2層2a、CVD−Si3N4層2b、CVD−SiO2層2cの三層構造となっている。また、ガス感知層5は、詳しくは、接合層5a、感知層電極5b、感知層5c、ガス選択燃焼層5dを備える。この感知層5cはアンチモンが添加された二酸化スズ層(以下、Sb−doped SnO2層)であり、ガス選択燃焼層5dはパラジウム(Pd)または白金(Pt)を触媒として担持したアルミナ焼結材(以下、触媒担持Al2O3焼結材)である。そして、図8で示すように、ヒーター層3およびガス感知層5(詳しくは感知層電極5bを介して感知層5c)は、駆動・処理部6に接続されている。
そこでガス感知層は、Sb−doped SnO2層である感知層5cの表面全体を、触媒担持Al2O3焼結材で構成されたガス選択燃焼層5dが覆う構造としている。
これにより検知ガスよりも酸化活性の強いガスを燃焼させ、ある特定のガスのみの感度を向上させるとともに、そのセンサ部の大きさや膜厚、ダイヤフラム径との比などを工夫することで、ある特定のガス選択性を高め、消費電力の低減化を可能とする。
このHigh−Low−Off方式では、CO感度および選択性が高くなることが知られている。
一般的に、CH4,C3H8,CO等の検知ガスを透過・拡散させるため、触媒担持Al2O3焼結材で構成されたガス選択燃焼層5dは多孔質体であり、また、感知層5cのSb−doped SnO2層も検出感度を高めるように多孔質体としている。
図11は、図7で示したような薄膜ガスセンサのヒーター層3を50℃80%RHの高温多湿雰囲気でHigh−Off駆動したときの感知層のセンサ抵抗値の変化を示しており、左図は長期応答波形、右図は拡大応答波形である。図11のHigh状態ではヒーター層3に図9で示したようなパルス状の駆動信号が入力されており、ヒーター層3のヒーター温度が約450℃になるため、半導体の温度特性により感知層5cのセンサ抵抗値が低下している。また、High状態では高温により雑ガス及び水分のクリーニングも同時になされる。このクリーニング効果により、図11のOff状態移行時では、ヒーター温度低下に伴いセンサ抵抗値が一旦高抵抗化する。しかしながら、その後に水分が感知層5cに吸着してセンサ抵抗値が徐々に低下する。
なおクリーニング期間を増やすことで、抵抗率変化を抑止することが考えられるが、消費電力が増大するため、単純にクリーニング期間を増すには問題があった。
貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
熱絶縁支持層上に設けられるヒーター層と、
熱絶縁支持層およびヒーター層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
電気絶縁層上に設けられるガス感知層と、
ヒーター層に接続される駆動部と、
ガス感知層に接続される処理部と、
を備え、駆動部は、
ガス感知層がガス検知温度となるように所定期間にわたりヒーター層を駆動するガス検知駆動手段と、
ガス感知層が50℃〜500℃の吸湿抑制温度となるように0.01s〜0.5sの所定期間にわたり、0.2s〜3s周期の連続パルスの駆動信号をON/OFF駆動により供給してヒーター層を駆動する吸湿抑制駆動手段として交互に機能し、
処理部は、
ガス検知温度の際にガス感知層のセンサ抵抗値を算出してガス濃度を算出する手段として機能することを特徴とする。
貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
熱絶縁支持層上に設けられるヒーター層と、
熱絶縁支持層およびヒーター層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
電気絶縁層上に設けられるガス感知層と、
ヒーター層に接続される駆動部と、
ガス感知層に接続される処理部と、
を備え、駆動部は、
ガス感知層がガス検知温度となるように所定期間にわたりヒーター層を駆動するガス検知駆動手段と、
ガス感知層がガス検知温度より低い吸湿抑制温度となるように連続パルスの駆動信号をON/OFF駆動により供給してヒーター層を駆動する吸湿抑制駆動手段として交互に機能し、
処理部は、
ガス検知温度の際にガス感知層のセンサ抵抗値を算出してガス濃度を算出する手段として機能することを特徴とする。
請求項2に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記吸湿抑制駆動手段は、ガス感知層の吸湿抑制温度が120℃〜200℃となるように0.01s〜0.1sの所定期間にわたり、ヒーター層を駆動する0.5s〜1s周期の連続パルスの駆動信号を供給する手段として機能することを特徴とする。
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス感知層は、
電気絶縁層上に設けられる一対の感知層電極と、
一対の感知層電極を渡されるように設けられる感知層と、
感知層の表面を覆うように設けられ、触媒を担持した焼結材のガス選択燃焼層と、
を備え、処理部が感知層電極を介して感知層に接続されることを特徴とする。
請求項4に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記感知層は、Sb(アンチモン)を添加したSnO 2 による層であることを特徴とする。
請求項4または請求項5に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス選択燃焼層は、Pd(パラジウム)またはPt(白金)を触媒として担持したAl 2 O 3 焼結材による層であることを特徴とする。
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が400℃〜500℃となるように0.05s〜0.5sの所定期間にわたり連続してヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、30s〜60s毎に繰り返されることを特徴とする。
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が450℃で0.2sの期間のHigh状態の加熱の後に100℃以下で0.4sの期間のLow状態で加熱するようにヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、150s毎に繰り返されることを特徴とする。
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が450℃で0.2sの期間のHigh状態の加熱の後に0.05sの期間のOff状態を介在させてから100℃以下で0.4sの期間のLow状態で再び加熱するようにヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、150s毎に繰り返されることを特徴とする。
Si基板1はシリコン(Si)により形成され、貫通孔を有するように形成される。
熱絶縁支持層2はこの貫通孔の開口部に張られてダイアフラム様に形成されており、Si基板1の上に設けられる。
熱酸化SiO2層2aは熱絶縁層として形成され、ヒーター層3で発生する熱をSi基板1側へ熱伝導しないようにして熱容量を小さくする機能を有する。また、この熱酸化SiO2層2aはプラズマエッチングに対して高い抵抗力を示し、後述するがプラズマエッチングによるSi基板1への貫通孔の形成を容易にする。
CVD−Si3N4層2bは、熱酸化SiO2層2aの上側に形成される。
CVD−SiO2層2cは、ヒーター層3との密着性を向上させるとともに電気的絶縁を確保する。CVD(化学気相成長法)によるSiO2層は内部応力が小さい。
電気絶縁層4は、電気的に絶縁を確保するスパッタSiO2層からなり、熱絶縁支持層2およびヒーター層3を覆うように設けられる。ヒーター層3と感知層電極5bとの間に電気的な絶縁を確保し、また、電気絶縁層4は感知層5cとの密着性を向上させる。
感知層電極5bは、例えば、Pt膜(白金膜)またはAu膜(金膜)からなり、感知層5cの感知電極となるように左右一対に設けられる。
ガス感知層5cは、Sb−doped SnO2層からなり、一対の感知層電極5b,5bを渡されるように電気絶縁層4の上に形成される。
このような薄膜ガスセンサはダイアフラム構造により高断熱,低熱容量の構造としている。
駆動・処理部6は、本発明の駆動部と処理部とを一体に構成したものであり、ヒーター層3と電気的に通信可能に接続され、また、ガス感知層電極5bを介して感知層5cと電気的に通信可能に接続される。
薄膜ガスセンサの構成はこのようなものである。
まず、板状のシリコンウェハー(図示せず)に対して熱酸化法によりその片面(または表裏両面)に熱酸化を施して熱酸化SiO2膜たる熱酸化SiO2層2aを形成する。
そして、熱酸化SiO2層2aを形成した面にCVD−Si3N4膜をプラズマCVD法にて堆積してCVD−Si3N4層2bを形成する。そして、このCVD−Si3N4層2bの上面にCVD−SiO2膜をプラズマCVD法にて堆積してCVD−SiO2層2cを形成する。
成膜はRFマグネトロンスパッタリング装置を用い、反応性スパッタリング法によって行う。ターゲットにはSbを0.5wt%含有するSnO2を用いる。成膜条件はAr+O2ガス圧力2Pa、基板温度150〜300℃、RFパワー2W/cm2である。感知層5cの大きさは、50ないし200μm角程度、厚さは0.2ないし1.6μm程度が望ましい。
最後にシリコンウェハー(図示せず)の裏面から微細加工プロセスとしてエッチングによりシリコンを除去して貫通孔を形成してSi基板1とし、ダイヤフラム構造の薄膜ガスセンサを形成する。そして、ヒーター層3および感知層電極5bは駆動・処理部6と電気的に通信可能に接続される。
薄膜ガスセンサの製造方法はこのようになる。
図8で示す駆動・処理部6は、ヒーター層3を駆動する場合に、図1のような駆動信号を供給して駆動する。すると、ヒーター層3のヒーター温度も追従して図1で示すようなヒーター温度となる。特に、駆動・処理部6は、感知層5cがガス検知温度となるように所定期間にわたりヒーター層3を駆動するガス検知駆動手段として機能し、続いて感知層5cが吸湿抑制温度となるように所定期間にわたりヒーター層3を駆動する吸湿抑制駆動手段として機能し、以下、交互にこれら手段として機能する。特に吸湿抑制駆動手段は、ON/OFF駆動(図1のようにパルスOn状態とパルスOff状態とを交互に繰り返す)により連続パルスの駆動信号を供給してヒーター層3を駆動することで、低消費電力化を図っている。
吸湿抑制駆動時には、詳しくは、ガス感知層5の吸湿抑制温度、すなわちヒーター温度が50℃〜500℃となるようにするため、0.01s〜0.5sの所定期間にわたるパルスが0.2s〜3s毎に繰り返す連続パルスによりヒーター層3を駆動する駆動信号が供給される。
これらの値は使用する薄膜ガスセンサの形状や構成からくるガス感度特性、水分吸着特性に依存して決められることは言うまでもないが、図7の構造の薄膜ガスセンサで特に好適な値である。
図2はこのような吸湿抑制駆動の効果を検証するための空気中抵抗応答波形を示す波形図である。この波形では、50℃80%RHという高温多湿雰囲気において、ガス検知駆動の後に吸湿抑制駆動をそれぞれ一回行った際のセンサ抵抗値(Ω)の応答波形を示すものであり、吸湿抑制が行われていることを説明するための実験的な応答波形である。
ガス検知駆動時には、ガス感知層のガス検知温度が450℃となるように0.5sの所定期間にわたりヒーター層を駆動する駆動信号を供給する。また、吸湿抑制駆動時には、ガス検知温度より低くした感知層の吸湿抑制温度とし、吸湿抑制温度、すなわちヒーター温度が120℃〜200℃(詳しくは120℃)となるようにするため、0.01s〜0.1sの所定期間(詳しくは0.1s)にわたるパルスが0.5s〜1s(詳しくは0.5s)毎に繰り返す連続パルスによりヒーター層3を駆動する駆動信号を供給する。
図2のbは、ガス検知状態(図1のHigh状態でヒーター温度450℃)のセンサ抵抗値であり、半導体の温度特性によりセンサ抵抗値が低下している。
図2のfは、Off状態である。このOff状態では高温多湿雰囲気にあるセンサ抵抗値を示している。この図2のfの値とaの値とではほぼ同じ値であり、単純にOffした状態では、センサ抵抗値はほぼ一致する。
一方、連続パルスにより吸湿抑制しているときのOff期間(図2のdの上側)では、通常のOff期間(図2のa,f)に比べ、センサ抵抗値が高くなっており、高温多湿雰囲気中であっても、水分吸着によりセンサ抵抗値が小さくならないようにしている。
これによると、比較例では約26W/hourあるが、第一,第二の形態では共に4〜6mW/hourに抑えられており、低消費電力化を実現しつつ、Off状態での水分吸着量を大幅に抑制することが可能である。
前記の図12で示した従来の駆動形式では、通電日数が増すに従いセンサ抵抗値の変化率が増大してセンサ抵抗値の経年変化が認められたが、第一,第二の形態の駆動形式で通電したセンサは、センサ抵抗値の変化率は一定であり、安定している。第一,第二の形態の駆動形式では、吸湿抑制温度と連続パルスのパルス周期とは、ガス感知層のセンサ抵抗値の変化率が耐用年数が経過するまでに0.5〜2.0を維持するとともにヒーター層3を駆動する消費電力が最小化されるように決定されている。
図5で示す駆動方式では、特に不完全燃焼用のセンサ(CO用薄膜ガスセンサ)で用いられる駆動パターンであってガス検知駆動を相違させたものであり、150sのガス検知周期で間欠運転を実施するが、COガス検知駆動では、先ずガス感知層5をHigh状態(約450℃)で200ms間加熱し、感知層5c・ガス選択燃焼層5dのクリーニングを実施してガス感知層5を初期状態にする。次いで、ガス感知層5をLow状態(100℃以下)に下げ、例えば400ms加熱するような駆動方式であ。その後にセンサ抵抗を測定して、COガスが所定のガス濃度を越えて存在しているかどうかを判断する。このようなガス検知駆動方式でも、先の第一,第二の形態の吸湿抑制駆動を行うことで、センサ抵抗値の変化率が所定範囲内を維持するようにすることができる。
2:絶縁支持層
2a:熱酸化SiO2層
2b:CVD−Si3N4層
2c:CVD−SiO2層
3:ヒーター層
4:電気絶縁層
5:ガス感知層
5a:接合層
5b:感知層電極
5c:感知層(Sb−doped SnO2層)
5d:ガス選択燃焼層(Pd担持Al2O3焼結材)
6:駆動・処理部
Claims (9)
- 貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
熱絶縁支持層上に設けられるヒーター層と、
熱絶縁支持層およびヒーター層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
電気絶縁層上に設けられるガス感知層と、
ヒーター層に接続される駆動部と、
ガス感知層に接続される処理部と、
を備え、駆動部は、
ガス感知層がガス検知温度となるように所定期間にわたりヒーター層を駆動するガス検知駆動手段と、
ガス感知層が50℃〜500℃の吸湿抑制温度となるように0.01s〜0.5sの所定期間にわたり、0.2s〜3s周期の連続パルスの駆動信号をON/OFF駆動により供給してヒーター層を駆動する吸湿抑制駆動手段として交互に機能し、
処理部は、
ガス検知温度の際にガス感知層のセンサ抵抗値を算出してガス濃度を算出する手段として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 貫通孔を有するSi基板と、
この貫通孔の開口部に張られるダイアフラム様の熱絶縁支持層と、
熱絶縁支持層上に設けられるヒーター層と、
熱絶縁支持層およびヒーター層を覆うように設けられる電気絶縁層と、
電気絶縁層上に設けられるガス感知層と、
ヒーター層に接続される駆動部と、
ガス感知層に接続される処理部と、
を備え、駆動部は、
ガス感知層がガス検知温度となるように所定期間にわたりヒーター層を駆動するガス検知駆動手段と、
ガス感知層がガス検知温度より低い吸湿抑制温度となるように連続パルスの駆動信号をON/OFF駆動により供給してヒーター層を駆動する吸湿抑制駆動手段として交互に機能し、
処理部は、
ガス検知温度の際にガス感知層のセンサ抵抗値を算出してガス濃度を算出する手段として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項2に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記吸湿抑制駆動手段は、ガス感知層の吸湿抑制温度が120℃〜200℃となるように0.01s〜0.1sの所定期間にわたり、ヒーター層を駆動する0.5s〜1s周期の連続パルスの駆動信号を供給する手段として機能することを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス感知層は、
電気絶縁層上に設けられる一対の感知層電極と、
一対の感知層電極を渡されるように設けられる感知層と、
感知層の表面を覆うように設けられ、触媒を担持した焼結材のガス選択燃焼層と、
を備え、処理部が感知層電極を介して感知層に接続されることを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項4に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記感知層は、Sb(アンチモン)を添加したSnO 2 による層であることを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項4または請求項5に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス選択燃焼層は、Pd(パラジウム)またはPt(白金)を触媒として担持したAl 2 O 3 焼結材による層であることを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が400℃〜500℃となるように0.05s〜0.5sの所定期間にわたり連続してヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、30s〜60s毎に繰り返されることを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が450℃で0.2sの期間のHigh状態の加熱の後に100℃以下で0.4sの期間のLow状態で加熱するようにヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、150s毎に繰り返されることを特徴とする薄膜ガスセンサ。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載の薄膜ガスセンサにおいて、
前記ガス検知駆動手段は、ガス感知層のガス検知温度が450℃で0.2sの期間のHigh状態の加熱の後に0.05sの期間のOff状態を介在させてから100℃以下で0.4sの期間のLow状態で再び加熱するようにヒーター層を駆動する駆動信号を供給する手段として機能し、150s毎に繰り返されることを特徴とする薄膜ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005202547A JP4450773B2 (ja) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | 薄膜ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005202547A JP4450773B2 (ja) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | 薄膜ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007024509A JP2007024509A (ja) | 2007-02-01 |
JP4450773B2 true JP4450773B2 (ja) | 2010-04-14 |
Family
ID=37785498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005202547A Active JP4450773B2 (ja) | 2005-07-12 | 2005-07-12 | 薄膜ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4450773B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4953253B2 (ja) * | 2008-04-28 | 2012-06-13 | 富士電機株式会社 | 薄膜ガスセンサの初期安定化処理方法 |
JP2012172973A (ja) * | 2011-02-17 | 2012-09-10 | Figaro Eng Inc | 可燃性ガス検出装置及び可燃性ガス検出方法 |
JP6679859B2 (ja) * | 2015-09-11 | 2020-04-15 | 富士電機株式会社 | ガス検知装置 |
US11971381B2 (en) | 2018-09-05 | 2024-04-30 | Osaka Gas Co., Ltd. | Gas detection device |
WO2020053982A1 (ja) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 大阪瓦斯株式会社 | ガス検知装置 |
CN113330303B (zh) * | 2019-05-21 | 2024-04-19 | 松下知识产权经营株式会社 | 气体传感器 |
-
2005
- 2005-07-12 JP JP2005202547A patent/JP4450773B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007024509A (ja) | 2007-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4640960B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4450773B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4845469B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2011169634A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4585756B2 (ja) | 半導体式ガスセンサ、および半導体式ガスセンサを用いたガスの監視方法 | |
JP5143591B2 (ja) | ガス検知装置及びガス検知方法 | |
JP5041837B2 (ja) | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 | |
JP4641832B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP3988999B2 (ja) | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 | |
JP4970584B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4022822B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2010185774A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP5240767B2 (ja) | 薄膜ガスセンサおよびその製造方法 | |
JP4376093B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2008046007A (ja) | 薄膜ガスセンサの異常検知方法 | |
JP2008128773A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4953253B2 (ja) | 薄膜ガスセンサの初期安定化処理方法 | |
JP2000292395A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP2005098947A (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP5169622B2 (ja) | 薄膜ガスセンサのガス検出方法およびガス検知装置 | |
JP2014178198A (ja) | ガス検知装置 | |
JP4401145B2 (ja) | 薄膜ガスセンサの製造方法 | |
JP4851610B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP3931473B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
JP4779076B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071203 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20081117 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20081118 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20081118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091104 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20091130 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091130 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100126 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4450773 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140205 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |