JP6896679B2 - ガスセンサ - Google Patents
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Description
しかしながら、上述したガス検出方法を用いたガスセンサでは、必ずしも適正なガス検出が行われるとは限らない。
図1は、実施形態に係るガスセンサの全体的な構成を示したブロック図である。
図1に示したガスセンサは、センサ本体100と、物理量検出部200と、電圧発生部300と、電圧切り換え部400と、所定信号発生部500とを備えている。
図2は、センサ本体100の具体的な構成を模式的に示した断面図である。
図2に示すように、半導体基板(シリコン基板等)11上に絶縁膜12が形成され、絶縁膜12上に絶縁膜13が形成され、絶縁膜13上に絶縁膜14が形成されている。絶縁膜13には空洞15が形成されており、空洞15は絶縁膜12、13及び14によって囲まれている。
膜構造20の下方には空洞40が形成されており、空洞40は絶縁膜17、絶縁膜21及び絶縁膜31によって囲まれている。
一般に、ガス感応膜を加熱した状態でガス検出動作を行うと、ガス検出の検出感度(検出速度)が向上することが知られている。本実施形態では、ガス感応膜26を加熱するために、膜構造20にヒーター膜24が含まれている。
電圧発生部300には、第1の電圧を発生する第1の電圧源301と、第2の電圧を発生する第2の電圧源302とが設けられている。電圧切り換え部400には、スイッチ401、402及び403が設けられている。所定信号発生部500からの所定信号によってスイッチ401、402及び403が切り換えられ、第1の電圧及び第2の電圧の一方がヒーター膜に供給される。
図5(c)に示すように、第1の電圧及び第2の電圧は、電圧切り換え部400によって所定期間毎に選択的に切り換えられる。図5では、第1の電圧及び第2の電圧は、一定期間T毎に選択的に切り換えられる。具体的には、一定期間Tが経過すると、所定信号発生部500から所定信号が発生し、所定信号が発生してから所定時間tだけ第2の電圧がヒーター膜112に印加される。
以上のように、本実施形態では、ガス感応膜111の検出感度(検出速度)を向上させるために第1の温度でガス感応膜111を加熱し、且つ第1の温度よりも高い第2の温度でガス感応膜111を加熱する。このように、第2の温度でガス感応膜111を加熱すること(リフレッシュ動作)により、膜構造110(特に、ガス感応膜111)に付着している汚染物質を除去することができ、ガス検出感度やガス検出速度に優れた高精度のガスセンサを得ることができる。
また、本実施形態では、所定期間毎にリフレッシュ動作を行うため、汚染物質検出用の特別な部品を設ける必要がなく、低コストのガスセンサを作成することができる。
次に、本実施形態の第1の変更例について説明する。なお、基本的な事項は上述した実施形態と同様であるため、上述した実施形態で説明した事項の説明は省略する。
図6に示したガスセンサは、センサ本体100と、物理量検出部200と、電圧発生部300と、電圧切り換え部400と、所定信号発生部500とに加えてさらに、汚染物質検出部600を備えている。
なお、汚染物質が膜構造20に付着して物理量検出部200での検出値が変化した場合に、その変化が所定量以上になったときに所定信号発生部500から所定信号を発生させるようにしてもよい。この場合には、汚染物質検出部600を設けなくてもよい。
このように、ガス感応膜26の抵抗変化に基づいてガス検出を行うようにしても、上述した実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (10)
- 第1の物質を含むガスを吸蔵可能なガス感応膜と、第1の電力が供給され、前記ガス感応膜に向けて熱を供給可能なヒーター膜とを含む膜構造と、
前記ガス感応膜における前記第1の物質を含むガスの吸蔵に応じて変化する物理量を検出可能な第1の物理量検出部と、
前記第1の物質とは異なる第2の物質の量を検出可能な第2の物質検出部と、
前記ヒーター膜に電力を供給可能な電力供給部と、
を備え、
前記電力供給部は、前記第2の物質検出部で前記第2の物質が予め決められた量より多く検出された場合は、前記第1の電力よりも大きい第2の電力を前記ヒーター膜に供給可能であるガスセンサ。 - 前記電力供給部は、前記第2の物質検出部で検出される前記第2の物質の量に応じて前記第1の電力及び前記第2の電力を切り換える
請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記物理量はキャパシタンスである
請求項1に記載のガスセンサ。 - 第1の電極と第2の電極とを具備し、
前記キャパシタンスは前記第1の電極と前記第2の電極との間のキャパシタンスである請求項3に記載のガスセンサ。 - 前記物理量は前記ガス感応膜の電気抵抗である
請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記第1の物質は、水素である
請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記第2の物質は、前記ガス感応膜に付着可能である請求項1に記載のガスセンサ。
- 前記第2の物質は、金属硫化物である請求項7に記載のガスセンサ。
- 前記ガス感応膜は、パラジウム(Pd)を含有する
請求項1に記載のガスセンサ。 - 前記第1の電力は第1の電圧を含み、前記第2の電力は第2の電圧を含む請求項1乃至9の何れか一つに記載のガスセンサ。
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