JPH0220681Y2 - - Google Patents
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- JPH0220681Y2 JPH0220681Y2 JP1983098725U JP9872583U JPH0220681Y2 JP H0220681 Y2 JPH0220681 Y2 JP H0220681Y2 JP 1983098725 U JP1983098725 U JP 1983098725U JP 9872583 U JP9872583 U JP 9872583U JP H0220681 Y2 JPH0220681 Y2 JP H0220681Y2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、加熱用ヒータとガス吸着による抵
抗値変化検出用電極（以下、センサ電極という）
とを兼ねそなえるような構造とし、従来２種必要
であつた電源を１つですませるようにしてガス検
知装置の低コスト化を図り、しかも高感度化した
ガス検知素子に関するものである。
抗値変化検出用電極（以下、センサ電極という）
とを兼ねそなえるような構造とし、従来２種必要
であつた電源を１つですませるようにしてガス検
知装置の低コスト化を図り、しかも高感度化した
ガス検知素子に関するものである。
現在市販あるいは研究開発されているSoO2、
ZnO、Fe2O3等の酸化物半導体を用いたガス検知
素子は、厚膜タイプ、薄膜タイプ、焼結チツプ型
を含めてほとんどがセンサ電極と加熱用ヒータと
の２種の電極を必要とする。このタイプでは基板
の表面と裏面にそれぞれ検知用とヒータ用の膜状
電極を形成し、リードも４端子を取り出さねばな
らず、製造工程上も複雑でコスト高である（例え
ば特公昭55−49706号公報参照）。また、石英管体
上にスパイラル状にトリミングして形成した白金
膜による電極の全体に金属酸化物の半導体による
ガス検知層を設け、石英管体内に加熱体を設けた
ものもあるが、この場合もセンサ電極と加熱体の
ために４本のリード線を必要とし、２種の電源を
必要とする欠点があつた（例えば特開昭49−
123698号公報参照）。
ZnO、Fe2O3等の酸化物半導体を用いたガス検知
素子は、厚膜タイプ、薄膜タイプ、焼結チツプ型
を含めてほとんどがセンサ電極と加熱用ヒータと
の２種の電極を必要とする。このタイプでは基板
の表面と裏面にそれぞれ検知用とヒータ用の膜状
電極を形成し、リードも４端子を取り出さねばな
らず、製造工程上も複雑でコスト高である（例え
ば特公昭55−49706号公報参照）。また、石英管体
上にスパイラル状にトリミングして形成した白金
膜による電極の全体に金属酸化物の半導体による
ガス検知層を設け、石英管体内に加熱体を設けた
ものもあるが、この場合もセンサ電極と加熱体の
ために４本のリード線を必要とし、２種の電源を
必要とする欠点があつた（例えば特開昭49−
123698号公報参照）。
さらに、コイル状抵抗体に半導体を付着せしめ
たガス検知素子を用いたガス検知装置も公知であ
る（特開昭49−123698号公報参照）。この例では、
熱線に半導体を付着した２つのガス検知素子をブ
リツジに組んで、ガスの吸着により抵抗の減少す
るガス検知素子と、反対に増大するガス検知素子
とを組合せて相乗効果により装置としてのガス感
度の向上を図つている。ところがこの方式には下
記のような重大な欠点がある。
たガス検知素子を用いたガス検知装置も公知であ
る（特開昭49−123698号公報参照）。この例では、
熱線に半導体を付着した２つのガス検知素子をブ
リツジに組んで、ガスの吸着により抵抗の減少す
るガス検知素子と、反対に増大するガス検知素子
とを組合せて相乗効果により装置としてのガス感
度の向上を図つている。ところがこの方式には下
記のような重大な欠点がある。
すなわち、２つのガス検知素子は、ガス感度並
びに応答速度、湿度依存、温度依存等がそれぞれ
異なり、同一特性にはできない。この特性の異な
つたガス検知素子２つを直列に接続しているため
に、ガス接触によつて一方のガス検知素子の抵抗
値が下がれば他方のガス検知素子にかかる電圧は
増加し、その温度は上昇する。酸化物半導体を用
いたガス検知素子はガス感度の温度依存が大き
く、しかもガスの種類、濃度によつてガス検知素
子の抵抗変化率は異なり、これにともなうガス検
知素子の温度変化も異なる。このようにして２つ
のガス検知素子の抵抗変化が相互にガス検知素子
の温度変化をきたし、特に２種以上のガスの共存
下において、ガス検出感度の不安定性を示す。
びに応答速度、湿度依存、温度依存等がそれぞれ
異なり、同一特性にはできない。この特性の異な
つたガス検知素子２つを直列に接続しているため
に、ガス接触によつて一方のガス検知素子の抵抗
値が下がれば他方のガス検知素子にかかる電圧は
増加し、その温度は上昇する。酸化物半導体を用
いたガス検知素子はガス感度の温度依存が大き
く、しかもガスの種類、濃度によつてガス検知素
子の抵抗変化率は異なり、これにともなうガス検
知素子の温度変化も異なる。このようにして２つ
のガス検知素子の抵抗変化が相互にガス検知素子
の温度変化をきたし、特に２種以上のガスの共存
下において、ガス検出感度の不安定性を示す。
また、２つのガス検知素子において、ガス接触
時の応答速度が異なるためガス検出装置の出力応
答に異常をきたすことがあり、ガス検知の信頼性
に欠ける。
時の応答速度が異なるためガス検出装置の出力応
答に異常をきたすことがあり、ガス検知の信頼性
に欠ける。
この考案は、上述の点にかんがみなされたもの
で、加熱体とセンサ電極とを兼用させて２端子の
構造としたものである。
で、加熱体とセンサ電極とを兼用させて２端子の
構造としたものである。
すなわち、この考案は、究極の素子構成として
実用化された２端子型半導体ガス検知素子であ
り、熱線型半導体素子ともいわれ、その構成の特
徴は発熱抵抗体に密着一体化して感ガス半導体を
形成し、温度的と同時に電気的にも両者が一体的
に接触していることにある。機能的特徴は、発熱
抵抗体で感ガス半導体を定常的に加熱し、ガスに
接触したときの半導体の抵抗変化を発熱抵抗体と
の合成抵抗の変化として２端子の両端で検出する
ことにある。
実用化された２端子型半導体ガス検知素子であ
り、熱線型半導体素子ともいわれ、その構成の特
徴は発熱抵抗体に密着一体化して感ガス半導体を
形成し、温度的と同時に電気的にも両者が一体的
に接触していることにある。機能的特徴は、発熱
抵抗体で感ガス半導体を定常的に加熱し、ガスに
接触したときの半導体の抵抗変化を発熱抵抗体と
の合成抵抗の変化として２端子の両端で検出する
ことにある。
このように、発熱抵抗体はセンサ加熱用ヒータ
として定常的に作用すると同時に、感ガス半導体
の抵抗変化を検出する電極としての機能を兼ねそ
なえているものである。
として定常的に作用すると同時に、感ガス半導体
の抵抗変化を検出する電極としての機能を兼ねそ
なえているものである。
以下この考案を図面について説明する。
第１図ａ，ｂはこの考案のガス検知素子の一実
施例を示す平面図およびＡ−Ａ線による断面図で
ある。これらの図で、１はアルミナ基板、２は
Pt膜抵抗体で、アルミナ基板１上に蒸着により
蛇行形状に形成してある。３はSnO2焼結体で、
前記Pt膜抵抗体２をおおうようにアルミナ基板
１上に設け、ガス検知素子４が構成される。
施例を示す平面図およびＡ−Ａ線による断面図で
ある。これらの図で、１はアルミナ基板、２は
Pt膜抵抗体で、アルミナ基板１上に蒸着により
蛇行形状に形成してある。３はSnO2焼結体で、
前記Pt膜抵抗体２をおおうようにアルミナ基板
１上に設け、ガス検知素子４が構成される。
上記形成に際しては、加熱用ヒータの作用を行
うPt膜抵抗体２の抵抗値とSnO2焼結体３の抵抗
値の相対関係が最適になるようにSnO2焼結体３
に用いる粉体の比抵抗を制御することによりガス
接触時のガス検知素子４の温度変化が小さく、し
かも高感度に出力を取り出すようにすることがで
きる。
うPt膜抵抗体２の抵抗値とSnO2焼結体３の抵抗
値の相対関係が最適になるようにSnO2焼結体３
に用いる粉体の比抵抗を制御することによりガス
接触時のガス検知素子４の温度変化が小さく、し
かも高感度に出力を取り出すようにすることがで
きる。
このため、この考案では、Pt膜抵抗体２の抵
抗値r0、Pt膜抵抗体２とSnO2焼結体３との合成
抵抗値をR0としたとき、0.3＜R0／r0＜0.98の関
係に選定した。
抗値r0、Pt膜抵抗体２とSnO2焼結体３との合成
抵抗値をR0としたとき、0.3＜R0／r0＜0.98の関
係に選定した。
第２図はこの考案の動作回路の一例を示すもの
で、定電流電源５にPt線コイル抵抗体にSnO2半
導体を塗布焼結したガス検知素子４を接触し、ガ
ス検知素子４の両端に電圧検出端子６を設けたも
のである。
で、定電流電源５にPt線コイル抵抗体にSnO2半
導体を塗布焼結したガス検知素子４を接触し、ガ
ス検知素子４の両端に電圧検出端子６を設けたも
のである。
第３図はR0／r0に対するガス感度Ｓの関係を示
すもので、ここで、ガス感度Ｓはガスに応じて
SnO2焼結体３の抵抗値が１桁低下したときのガ
ス検知素子４の見掛け上の抵抗値の変化である。
ここでのガス感度Ｓは下記ΔR値をr0で割つたも
のである。
すもので、ここで、ガス感度Ｓはガスに応じて
SnO2焼結体３の抵抗値が１桁低下したときのガ
ス検知素子４の見掛け上の抵抗値の変化である。
ここでのガス感度Ｓは下記ΔR値をr0で割つたも
のである。
ΔR＝R0−Rg
ただし、R0は空気中の場合、Rgはガス中の場
合のガス検知素子４の抵抗値をそれぞれ示す。
合のガス検知素子４の抵抗値をそれぞれ示す。
この図からわかるように、0.3＜R0／r0＜0.98で
所要のガス感度が得られるが、それ以外では目的
が達成されない。
所要のガス感度が得られるが、それ以外では目的
が達成されない。
なお、上記実施例では、Pt膜抵抗体２を用い
たが、これは一般には貴金属薄膜抵抗体または貴
金属線コイル抵抗体であればよい。また、SnO2
焼結体３も一般には酸化物半導体を焼結したもの
であれば他のものでもよい。同時に、アルミナ基
板１に代えて他の電気絶縁性基板を用いることが
できる。
たが、これは一般には貴金属薄膜抵抗体または貴
金属線コイル抵抗体であればよい。また、SnO2
焼結体３も一般には酸化物半導体を焼結したもの
であれば他のものでもよい。同時に、アルミナ基
板１に代えて他の電気絶縁性基板を用いることが
できる。
以上詳細に説明したように、この考案は貴金属
薄膜抵抗体または貴金属線コイル抵抗体に酸化物
半導体を塗布し、大気中動作時におけるこれらの
合成抵抗値R0が抵抗体の抵抗値r0に対して0.3＜
R0／r0＜0.98の範囲になるように構成したので、
２端子によつてきわめて高感度のガス検知素子を
構成することができ、したがつて、１個の電源で
動作することができ、しかも回路も単純化される
ので、低コスト化が図れるのみならず、高信頼性
のものが得られるきわめて実用性の高いものであ
る。
薄膜抵抗体または貴金属線コイル抵抗体に酸化物
半導体を塗布し、大気中動作時におけるこれらの
合成抵抗値R0が抵抗体の抵抗値r0に対して0.3＜
R0／r0＜0.98の範囲になるように構成したので、
２端子によつてきわめて高感度のガス検知素子を
構成することができ、したがつて、１個の電源で
動作することができ、しかも回路も単純化される
ので、低コスト化が図れるのみならず、高信頼性
のものが得られるきわめて実用性の高いものであ
る。
第１図ａ，ｂはこの考案の一実施例を示す平面
図およびＡ−Ａ線による断面図、第２図は動作回
路の一例を示す図、第３図は合成抵抗値と白金抵
抗体の抵抗値の比に対するガス感度との関係を示
す図である。 図中、１はアルミナ基板、２はPt膜抵抗体、
３はSnO2焼結体、４はガス検知素子、５は定電
流電源、６は電圧検出端子である。
図およびＡ−Ａ線による断面図、第２図は動作回
路の一例を示す図、第３図は合成抵抗値と白金抵
抗体の抵抗値の比に対するガス感度との関係を示
す図である。 図中、１はアルミナ基板、２はPt膜抵抗体、
３はSnO2焼結体、４はガス検知素子、５は定電
流電源、６は電圧検出端子である。
Claims (1)
- 耐熱性、電気絶縁性基板上に形成した貴金属薄
膜抵抗体または貴金属線コイル抵抗体に酸化物半
導体を塗布し、大気中通電状態での前記いずれか
の抵抗体と酸化物半導体の合成抵抗値R0が前記
抵抗体の抵抗値r0に対して0.3＜R0／r0＜0.98の範
囲にあるように前記酸化物半導体の粉体の比抵抗
値を調整して焼結したことを特徴とするガス検知
素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872583U JPS607062U (ja) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | ガス検知素子 |
| KR1019830006122A KR870001325B1 (ko) | 1982-12-28 | 1983-12-22 | 가스검지소자 |
| DE8484300573T DE3476270D1 (en) | 1983-02-03 | 1984-01-30 | Gas sensor |
| EP19840300573 EP0115953B1 (en) | 1983-02-03 | 1984-01-30 | Gas sensor |
| US06/579,926 US4509034A (en) | 1983-03-22 | 1984-02-14 | Gas sensor |
| CA000448323A CA1196990A (en) | 1983-03-22 | 1984-02-27 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9872583U JPS607062U (ja) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | ガス検知素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607062U JPS607062U (ja) | 1985-01-18 |
| JPH0220681Y2 true JPH0220681Y2 (ja) | 1990-06-05 |
Family
ID=30234270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9872583U Granted JPS607062U (ja) | 1982-12-28 | 1983-06-28 | ガス検知素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607062U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016523748A (ja) * | 2013-03-20 | 2016-08-12 | テクニップ フランス | 低温流体処理設備のための保護パネル、並びに、関連するアセンブリ、設備及び方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3935790B2 (ja) * | 2002-07-05 | 2007-06-27 | 新コスモス電機株式会社 | 半導体式ガス検知素子とその製造方法 |
| JP6805089B2 (ja) * | 2017-06-19 | 2020-12-23 | 新コスモス電機株式会社 | 半導体式ガスセンサおよびガス検知方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320392A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-24 | Tama Denki Kougiyou Kk | Gas sensor |
| JPS5396895A (en) * | 1977-02-03 | 1978-08-24 | Nitto Electric Ind Co | Gas sensor element |
| JPS5434640A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-14 | Hitachi Ltd | Memory unit |
| JPS5587941A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-03 | Toshiba Corp | Humidity sensor |
-
1983
- 1983-06-28 JP JP9872583U patent/JPS607062U/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320392A (en) * | 1976-08-10 | 1978-02-24 | Tama Denki Kougiyou Kk | Gas sensor |
| JPS5396895A (en) * | 1977-02-03 | 1978-08-24 | Nitto Electric Ind Co | Gas sensor element |
| JPS5434640A (en) * | 1977-08-23 | 1979-03-14 | Hitachi Ltd | Memory unit |
| JPS5587941A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-03 | Toshiba Corp | Humidity sensor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016523748A (ja) * | 2013-03-20 | 2016-08-12 | テクニップ フランス | 低温流体処理設備のための保護パネル、並びに、関連するアセンブリ、設備及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS607062U (ja) | 1985-01-18 |
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