JPH02263148A - 一酸化炭素ガス検出素子 - Google Patents
一酸化炭素ガス検出素子Info
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- JPH02263148A JPH02263148A JP1336040A JP33604089A JPH02263148A JP H02263148 A JPH02263148 A JP H02263148A JP 1336040 A JP1336040 A JP 1336040A JP 33604089 A JP33604089 A JP 33604089A JP H02263148 A JPH02263148 A JP H02263148A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＣｏ（−酸化炭素）ガスを選択的に高感度で検
知する半導体式ガス検出素子に関する。
知する半導体式ガス検出素子に関する。
（従来の技術）
ＣＯガスは人体、生物に対する毒性が高く、これによる
中毒事故が多く発生している。このためＣＯガスに的確
に感応する素子か望まれているか、現在まだ満足なもの
かないのか現状である。燃焼ガス（メタン、プロパン、
ブタンなど）に感応する素子は、ＳｎＯ２，ＺｎＯまた
はＩｎ２Ｏ３などのｎ形半導体に貴金属触媒を担持した
素子が検出感度も高くガス警報装置に実用化されている
。
中毒事故が多く発生している。このためＣＯガスに的確
に感応する素子か望まれているか、現在まだ満足なもの
かないのか現状である。燃焼ガス（メタン、プロパン、
ブタンなど）に感応する素子は、ＳｎＯ２，ＺｎＯまた
はＩｎ２Ｏ３などのｎ形半導体に貴金属触媒を担持した
素子が検出感度も高くガス警報装置に実用化されている
。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、これら検出素子はＣＯガスの検出に適用した場
合、検出感度が低くエタノールなどの雑カスに感度かあ
るためＣＯカスを選択的に検出できない。
合、検出感度が低くエタノールなどの雑カスに感度かあ
るためＣＯカスを選択的に検出できない。
船釣にＣＯカス警報器に使用する場合、実用的には２Ｏ
０〜３００ｐｐｍ程度で検知することが必要である。
０〜３００ｐｐｍ程度で検知することが必要である。
また、特に家庭内において発生するエタノール蒸気は数
百ｐｐｍに達することもあり、エタノール蒸気１１００
０ｐｐ中で感度のほとんどない素子が望ましい。本発明
はＣＯガスに高感度で、エタノール蒸気等の雑ガスには
感度が低い検出素子を提供することが目的である。
百ｐｐｍに達することもあり、エタノール蒸気１１００
０ｐｐ中で感度のほとんどない素子が望ましい。本発明
はＣＯガスに高感度で、エタノール蒸気等の雑ガスには
感度が低い検出素子を提供することが目的である。
（課題を解決するための手段）
本発明は一対の電極に接して設けられたＳｎＯ２または
ＩｒｚＯｓの少なくとも一種を主成分とするガス感応膜
層と、前記膜層の表面に設けられた触媒層とから構成さ
れるＣＯガス検出素子において、該触媒層は６．４４μ
ｇ ／ ｃ ｍ ”以下のＰｔからなることを特徴とす
る素子である。本発明にいうガス感応膜層は、一対の電
極上または絶縁基板上に、ＳｎまたはＩｎの少なくとも
一種を主成分とした膜を形成させたのち、これを酸化さ
せるか、プラズマＣＶＤ、イオンブレーティング等の公
知の手法により一段階で酸化膜を形成させたものである
。
ＩｒｚＯｓの少なくとも一種を主成分とするガス感応膜
層と、前記膜層の表面に設けられた触媒層とから構成さ
れるＣＯガス検出素子において、該触媒層は６．４４μ
ｇ ／ ｃ ｍ ”以下のＰｔからなることを特徴とす
る素子である。本発明にいうガス感応膜層は、一対の電
極上または絶縁基板上に、ＳｎまたはＩｎの少なくとも
一種を主成分とした膜を形成させたのち、これを酸化さ
せるか、プラズマＣＶＤ、イオンブレーティング等の公
知の手法により一段階で酸化膜を形成させたものである
。
膜形成法としては、真空蒸着法、スパッタリング法など
の成膜技術があるか、膜厚制御が容易であり、装置が比
較的安価であることから真空蒸着法が望ましい。
の成膜技術があるか、膜厚制御が容易であり、装置が比
較的安価であることから真空蒸着法が望ましい。
電極としてはＡｕ、Ｐｔ等を用い、スクリーン印刷法、
スパッタリング法、真空蒸着法等により形成する。この
電極はガス感応膜層に接して、対向して設けられ、ガス
感応膜層と基板との間、ガス感応膜層と触媒層との間ど
ちらに設けても良く、更にほこの電極が部分的にでもガ
ス感応膜層に接することができれば触媒層上に設けても
良い。
スパッタリング法、真空蒸着法等により形成する。この
電極はガス感応膜層に接して、対向して設けられ、ガス
感応膜層と基板との間、ガス感応膜層と触媒層との間ど
ちらに設けても良く、更にほこの電極が部分的にでもガ
ス感応膜層に接することができれば触媒層上に設けても
良い。
前記ガス感応膜層表面の触媒層はＣＯガス感度を向上さ
せる目的で設けられたものである。
せる目的で設けられたものである。
触媒層形成法としては、真空蒸着法、スパッタリング法
などの技術があるが、膜厚制御が容易であり、装置が比
較的安価であることから真空蒸着法が望ましい。このと
き触媒量は６．４４μｇ／ｃｍ２以下が好ましく、６．
４４μｇ ／ ｃ ｍ ２を超えると良好な感度は得ら
れない。
などの技術があるが、膜厚制御が容易であり、装置が比
較的安価であることから真空蒸着法が望ましい。このと
き触媒量は６．４４μｇ／ｃｍ２以下が好ましく、６．
４４μｇ ／ ｃ ｍ ２を超えると良好な感度は得ら
れない。
本発明のＣＯガス検出素子は５０〜２５０℃の温度範囲
で用いられるのが感度の上から好ましい。
で用いられるのが感度の上から好ましい。
このとき５０℃以下ではＣＯガスに対する感度及び応答
速度が低下する。またＨ２（水素）ガスに対する感度が
ＣＯガスに対する感度より大きくなるため、ＣＯガス選
択性に劣る。また２５０℃以上ではＣＯガスに対する感
度は著しく低下する。
速度が低下する。またＨ２（水素）ガスに対する感度が
ＣＯガスに対する感度より大きくなるため、ＣＯガス選
択性に劣る。また２５０℃以上ではＣＯガスに対する感
度は著しく低下する。
また本発明のＳｎＯ２を主成分とするガス感応膜層を用
いたＣＯガス検出素子において、前記ガス感応膜層の５
ｎｌＯＯ重量部に対しＡｕを９００重量部以下混入させ
ることにより、感度を更に向上させることができる。Ａ
ｕの混入量が５ｎｌＯ１０重量部に対し９００重量部を
超えるとＳｎＯ。
いたＣＯガス検出素子において、前記ガス感応膜層の５
ｎｌＯＯ重量部に対しＡｕを９００重量部以下混入させ
ることにより、感度を更に向上させることができる。Ａ
ｕの混入量が５ｎｌＯ１０重量部に対し９００重量部を
超えるとＳｎＯ。
が半導性を保てなくなり実質的にガス検出が不可能とな
ってしまう。
ってしまう。
尚、本発明の素子の表面温度を所定の温度に保つために
発熱体をガス検知の妨げにならない範囲内で設けても良
い。発熱体には、自己温度制御型（ＰＴＣ）ヒータを用
いるのが好ましい。
発熱体をガス検知の妨げにならない範囲内で設けても良
い。発熱体には、自己温度制御型（ＰＴＣ）ヒータを用
いるのが好ましい。
（実施例）
以下に本発明の詳細な説明する。
〈実施例１〜７〉
第１図は、本発明によるＣＯガス検出素子の実施例を示
す断面図、第２図は、くし形Ａｕ電極の一例を示す平面
図である。
す断面図、第２図は、くし形Ａｕ電極の一例を示す平面
図である。
第１図および第２図において、■はくし形Ａｕ電極であ
り、この電極は真空蒸着法により絶縁基板２上に形成さ
れている。３は真空蒸着法により形成したＳｎを４５０
℃、２分間、空気中で加熱酸化して得られたＳｎＯ２を
主成分とするガス感応膜層である。４は、この素子のＣ
Ｏガス感度向上のための触媒層であり、前記ガス感応膜
層表面にＰｔを真空蒸着して形成した。このとき触媒層
量を０．２’２，１．０７，２．１５，４，２９，６．
４４および１７．１６μｇ／ｃｍ２とした。また素子の
絶縁基板下部には温度制御のため発熱体５を設けた。こ
のようにして形成されたＣＯガス検出素子について、Ｃ
Ｏガス感応特性、アルコール蒸気感応特性を測定した。
り、この電極は真空蒸着法により絶縁基板２上に形成さ
れている。３は真空蒸着法により形成したＳｎを４５０
℃、２分間、空気中で加熱酸化して得られたＳｎＯ２を
主成分とするガス感応膜層である。４は、この素子のＣ
Ｏガス感度向上のための触媒層であり、前記ガス感応膜
層表面にＰｔを真空蒸着して形成した。このとき触媒層
量を０．２’２，１．０７，２．１５，４，２９，６．
４４および１７．１６μｇ／ｃｍ２とした。また素子の
絶縁基板下部には温度制御のため発熱体５を設けた。こ
のようにして形成されたＣＯガス検出素子について、Ｃ
Ｏガス感応特性、アルコール蒸気感応特性を測定した。
ＣＯガス感応特性は次の様に行なった。まず容積の知ら
れている密閉された箱の中に、前記ＣＯガス検出素子を
設置し、素子の温度を１５０℃になるように調整した後
、注射器でＣＯカスを測定箱内に注入し、ＣＯガス濃度
が一定となった時の素子の抵抗値を測定した。またアル
コール蒸気感応特性は容積の知られている密閉された箱
の中に、前記ＣＯガス検出素子を設置し、素子の温度を
１５０℃になるように調整した後、所定のエタノールを
測定箱内に設置し、次に前記エタノールを加熱すること
により蒸気化し、アルコール蒸気濃度が一定となった時
の素子の抵抗値を測定した。
れている密閉された箱の中に、前記ＣＯガス検出素子を
設置し、素子の温度を１５０℃になるように調整した後
、注射器でＣＯカスを測定箱内に注入し、ＣＯガス濃度
が一定となった時の素子の抵抗値を測定した。またアル
コール蒸気感応特性は容積の知られている密閉された箱
の中に、前記ＣＯガス検出素子を設置し、素子の温度を
１５０℃になるように調整した後、所定のエタノールを
測定箱内に設置し、次に前記エタノールを加熱すること
により蒸気化し、アルコール蒸気濃度が一定となった時
の素子の抵抗値を測定した。
ガス感応特性は、ガス感度〔空気中の抵抗値（Ｒａ ｉ
ｒ） ／ガス中の抵抗値（Ｒｇａｓ）：］により評価
した。表−１に蒸着Ｓｎの加熱酸化膜に対し、Ｐｔの蒸
着層の厚さを変え、ＣＯガス２Ｏ０＋１）Ｉ）ｍおよび
エタノール１１０００ｐｐにおけるガス感応特性を測定
した結果を示す。表−１よりＣＯガス感度は、Ｐｔの蒸
着量に大きく依存し、その量は６．４４μｇ ／ ｃ
ｍ ２以下、好ましくは２．１５μｇ ／ ｃ ｍ ２
以下が良いことがわかる。さらにこのときのエタノール
１１０００ｐｐに対する感度は最大でも８以下であり、
この素子のエタノルに対する選択性は実用上十分である
。表−２はＰｔ触媒量１．０７μｇ／ｃｍ２での素子の
温度と１１０００ｐｐのＣＯガスおよびＨ２ガスに対す
る感度の関係である。５０℃以下ではＨ２カスに対する
感度がＣＯガスに対する感度より大きくガス選択性に劣
る。また２５０℃を超えるとＣＯガスに対する感度をは
とんと示さない。以上より、この素子の動作温度は５０
〜２５０℃が適していることが分かる。
ｒ） ／ガス中の抵抗値（Ｒｇａｓ）：］により評価
した。表−１に蒸着Ｓｎの加熱酸化膜に対し、Ｐｔの蒸
着層の厚さを変え、ＣＯガス２Ｏ０＋１）Ｉ）ｍおよび
エタノール１１０００ｐｐにおけるガス感応特性を測定
した結果を示す。表−１よりＣＯガス感度は、Ｐｔの蒸
着量に大きく依存し、その量は６．４４μｇ ／ ｃ
ｍ ２以下、好ましくは２．１５μｇ ／ ｃ ｍ ２
以下が良いことがわかる。さらにこのときのエタノール
１１０００ｐｐに対する感度は最大でも８以下であり、
この素子のエタノルに対する選択性は実用上十分である
。表−２はＰｔ触媒量１．０７μｇ／ｃｍ２での素子の
温度と１１０００ｐｐのＣＯガスおよびＨ２ガスに対す
る感度の関係である。５０℃以下ではＨ２カスに対する
感度がＣＯガスに対する感度より大きくガス選択性に劣
る。また２５０℃を超えるとＣＯガスに対する感度をは
とんと示さない。以上より、この素子の動作温度は５０
〜２５０℃が適していることが分かる。
（以下余白）
表−１
表−２
〈実施例８〉
実施例３において、ＳｎにかえてＩｎを用いたガス検出
素子を作成し、ＣＯカスおよびエタノルに対する感度を
測定した結果、２Ｏ０ｐｐｍＣ○ガスに対する感度６８
３、ｉｏ００ｐｐｍエタノールに対する感度３．７を示
し、Ｓｎを用いた場合と同様エタノールに対する高い選
択性を示した。
素子を作成し、ＣＯカスおよびエタノルに対する感度を
測定した結果、２Ｏ０ｐｐｍＣ○ガスに対する感度６８
３、ｉｏ００ｐｐｍエタノールに対する感度３．７を示
し、Ｓｎを用いた場合と同様エタノールに対する高い選
択性を示した。
〈実施例９〉
実施例３において、Ｓｎの蒸着の前に５ｎ１００重量部
に対し８００重量部のＡｕを蒸着して、Ｓｎの酸化とと
もに５ｎ０２へＡｕを混入させた結果、２Ｏ０ｐｐｍＣ
Ｏガスに対する感度２１２Ｏ．１０１０００ｐｐタノー
ルに対する感度４゜５を示し、実施例３に比べＣ○カス
に対する感度の大幅な向上かみられた。またＡｕの蒸着
量か５ｎ１００重量部に対し９００重量部を超えるとＳ
ｎＯ２が半導性を保てなくなり実質的にカス検出か不可
能であった。尚、電極のＡｕは５ｎ１００重量部に対し
９００重量部以上であるため電極としての機能を保つ。
に対し８００重量部のＡｕを蒸着して、Ｓｎの酸化とと
もに５ｎ０２へＡｕを混入させた結果、２Ｏ０ｐｐｍＣ
Ｏガスに対する感度２１２Ｏ．１０１０００ｐｐタノー
ルに対する感度４゜５を示し、実施例３に比べＣ○カス
に対する感度の大幅な向上かみられた。またＡｕの蒸着
量か５ｎ１００重量部に対し９００重量部を超えるとＳ
ｎＯ２が半導性を保てなくなり実質的にカス検出か不可
能であった。尚、電極のＡｕは５ｎ１００重量部に対し
９００重量部以上であるため電極としての機能を保つ。
（発明の効果）
以上の結果かられかるように、本発明のＣｏガス検出素
子は、一対の電極上または絶縁基板上に、ＳｎまたはＩ
ｎの少なくとも一種を主成分とした膜を形成させ、これ
を酸化させてなるガス感応膜層の表面に、触媒層として
Ｐｔを蒸着したもの、および５ｎ０２にＡｕを混入する
ことによりＣＯガスに対する感度を向上させたものであ
り、これにより低濃度のＣＯガスに対して大きな感度を
得ることを実現したものである。また、エタノール蒸気
などの雑ガスに対してほとんど無感であり、これらの蒸
気に対する誤報を防止することができることから工業的
利用価値が非常に大きい。
子は、一対の電極上または絶縁基板上に、ＳｎまたはＩ
ｎの少なくとも一種を主成分とした膜を形成させ、これ
を酸化させてなるガス感応膜層の表面に、触媒層として
Ｐｔを蒸着したもの、および５ｎ０２にＡｕを混入する
ことによりＣＯガスに対する感度を向上させたものであ
り、これにより低濃度のＣＯガスに対して大きな感度を
得ることを実現したものである。また、エタノール蒸気
などの雑ガスに対してほとんど無感であり、これらの蒸
気に対する誤報を防止することができることから工業的
利用価値が非常に大きい。
第１図は本発明によるＣｏガス検出素子の実施例を示す
断面図、第２図はくし型Ａｕ電極の一例を示す平面図で
ある。 １・・・Ａｕ＜Ｌ型電極 ２・・・絶縁基板 ３・・・ガス感応膜層 ４・・・触媒層 ５・・・発熱体
断面図、第２図はくし型Ａｕ電極の一例を示す平面図で
ある。 １・・・Ａｕ＜Ｌ型電極 ２・・・絶縁基板 ３・・・ガス感応膜層 ４・・・触媒層 ５・・・発熱体
Claims (4)
- （１）一対の電極に接して設けられたＳｎＯ＿２（酸化
スズ）またはＩｎ＿２Ｏ＿３（酸化インジウム）のうち
少なくとも一種を主成分とするガス感応膜層と、前記膜
層の表面に設けられた触媒層とから構成される一酸化炭
素ガス検出素子において、該触媒層は６．４４μｇ／ｃ
ｍ＾２以下のＰｔ（白金）からなることを特徴とした一
酸化炭素ガス検出素子。 - （２）第１項記載の一酸化炭素ガス検出素子において、
ＳｎＯ＿２を主成分とするガス感応膜層のＳｎ１００重
量部に対しＡｕ（金）を９００重量部以下含んでいるこ
とを特徴とした一酸化炭素ガス検出素子。 - （３）素子の温度を５０℃以上に保つ発熱体を装着した
特許請求の範囲第１項または第２項記載の一酸化炭素ガ
ス検出素子。 - （４）前記発熱体に自己温度制御（ＰＴＣ）ヒータを用
いた特許請求の範囲第３項記載の一酸化炭素ガス検出素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336040A JPH02263148A (ja) | 1988-12-27 | 1989-12-25 | 一酸化炭素ガス検出素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-330716 | 1988-12-27 | ||
| JP33071688 | 1988-12-27 | ||
| JP1336040A JPH02263148A (ja) | 1988-12-27 | 1989-12-25 | 一酸化炭素ガス検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02263148A true JPH02263148A (ja) | 1990-10-25 |
Family
ID=18235769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336040A Pending JPH02263148A (ja) | 1988-12-27 | 1989-12-25 | 一酸化炭素ガス検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02263148A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004048957A1 (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | 酸化性ガスセンサ |
| JP2006030198A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | 外部影響にさらされる導電体構造を有するプラットフォームチップ又は高温安定センサ、プラットフォームチップ又はセンサを製造するための方法及びセンサの使用 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1336040A patent/JPH02263148A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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