JPH04318449A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH04318449A JPH04318449A JP11092991A JP11092991A JPH04318449A JP H04318449 A JPH04318449 A JP H04318449A JP 11092991 A JP11092991 A JP 11092991A JP 11092991 A JP11092991 A JP 11092991A JP H04318449 A JPH04318449 A JP H04318449A
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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)
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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスセンサに関する。
更に詳しくは、都市ガス用などに用いられるガスセンサ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】都市ガス用などに用いられるガスセンサ
では、メタンあるいは水素ガスなどを選択的に検知する
必要がある。しかしながら、従来の金属酸化物半導体を
用いたセンサでは、その検知原理からみて、本質的な選
択性の付与はできず、専ら触媒の添加、ガス選択透過膜
の付与などにより、検知するガスの前処理を行っている
。つまり、このような方法によって妨害ガスの除去を行
い、選択性を付与する必要があった。
では、メタンあるいは水素ガスなどを選択的に検知する
必要がある。しかしながら、従来の金属酸化物半導体を
用いたセンサでは、その検知原理からみて、本質的な選
択性の付与はできず、専ら触媒の添加、ガス選択透過膜
の付与などにより、検知するガスの前処理を行っている
。つまり、このような方法によって妨害ガスの除去を行
い、選択性を付与する必要があった。
【０００３】しかるに、このような方法での選択性の向
上には限界があり、例えばメタンとエタン、メタノール
とエタノールなどの類似ガスの間での識別は不可能であ
った。
上には限界があり、例えばメタンとエタン、メタノール
とエタノールなどの類似ガスの間での識別は不可能であ
った。
【０００４】一方、このようなガス識別を行うために、
ガス検知能の異なる複数個のガスセンサを用い、それら
の出力パターンを使用しようとする試みもある。しかし
、この場合には互いに性質の異なる複数個のセンサを必
要とするので、装置あるいはデーター処理回路などが複
雑になり、いきおい高価となるのが避けられない。
ガス検知能の異なる複数個のガスセンサを用い、それら
の出力パターンを使用しようとする試みもある。しかし
、この場合には互いに性質の異なる複数個のセンサを必
要とするので、装置あるいはデーター処理回路などが複
雑になり、いきおい高価となるのが避けられない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ガス
選択性の向上およびガス識別能を付与したガスセンサを
、１個のガスセンサにより形成せしめたものを提供する
ことにある。
選択性の向上およびガス識別能を付与したガスセンサを
、１個のガスセンサにより形成せしめたものを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
絶縁性基板上に形成された複数組の電極対を被覆したガ
ス感応膜上に、膜厚勾配を有するガス拡散制限膜を積層
したガスセンサによって達成される。
絶縁性基板上に形成された複数組の電極対を被覆したガ
ス感応膜上に、膜厚勾配を有するガス拡散制限膜を積層
したガスセンサによって達成される。
【０００７】次に、平面図が図１に、またその断面図が
図２に示される図面を参照しながら、本発明を説明する
。
図２に示される図面を参照しながら、本発明を説明する
。
【０００８】石英、アルミナ、ガラスなどの無機材料が
プレート状、シート状などの形で用いられる絶縁性基板
１上には、複数組、一般には３〜５組の電極対、図示さ
れた態様では３組の電極対２，２、３，３、４，４が、
金、白金などからペースト印刷、焼成法により、約５〜
５０μｍ、好ましくは約２０〜５０μｍの膜厚で形成さ
れている。
プレート状、シート状などの形で用いられる絶縁性基板
１上には、複数組、一般には３〜５組の電極対、図示さ
れた態様では３組の電極対２，２、３，３、４，４が、
金、白金などからペースト印刷、焼成法により、約５〜
５０μｍ、好ましくは約２０〜５０μｍの膜厚で形成さ
れている。
【０００９】これらの電極対群は、ガス感応膜５によっ
て被覆されている。ガス感応膜としては、ＣＶＤ法、ス
パッタリング法などにより形成された、約０．１〜１μ
ｍの膜厚を有するＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３などの
酸化物半導体の薄膜が一般に用いられる。
て被覆されている。ガス感応膜としては、ＣＶＤ法、ス
パッタリング法などにより形成された、約０．１〜１μ
ｍの膜厚を有するＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３などの
酸化物半導体の薄膜が一般に用いられる。
【００１０】このガス感応膜上には、膜厚勾配を有する
ガス拡散制限膜６が積層される。絶縁膜をも兼ねるガス
拡散制限膜は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２
Ｏ３などからペースト印刷、焼成法あるいはＣＶＤ法な
どにより約０．１〜２μｍ程度の膜厚で形成させる。
ガス拡散制限膜６が積層される。絶縁膜をも兼ねるガス
拡散制限膜は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２
Ｏ３などからペースト印刷、焼成法あるいはＣＶＤ法な
どにより約０．１〜２μｍ程度の膜厚で形成させる。
【００１１】この際、１端側の電極対（２，２）上と他
端側の電極対（４，４）上のガス拡散制限膜の膜厚差は
、約５００ｎｍ以上になるように設定されなければなら
ない。即ち、この膜厚差が約５００ｎｍ以下の場合には
、ガス検知時の各電極対間の導電率に有意な差がみられ
なくなる。
端側の電極対（４，４）上のガス拡散制限膜の膜厚差は
、約５００ｎｍ以上になるように設定されなければなら
ない。即ち、この膜厚差が約５００ｎｍ以下の場合には
、ガス検知時の各電極対間の導電率に有意な差がみられ
なくなる。
【００１２】このような膜厚勾配の形成方法は、一般に
図４の（ａ）に示されるような方法などによって行われ
る。即ち、ＣＶＤ法用のチャンバ１１内に壁部１２を有
するサセプタ１３を設置し、そこにガス感応膜被覆電極
対群を形成させた絶縁性基板１４，１５を搭載させる。 そこに、例えばＳｉＯ２ガス拡散制限膜を積層させる場
合には、ＳｉＨ４−Ｏ２系の原料ガスを用いてＣＶＤ法
などを適用すると、サセプタの中心部から壁部側にかけ
て次第に膜厚を厚くしたＣＶＤ膜が形成されるようにな
る。その膜厚勾配の具体例は、１４´，１５´に示され
る如くである。
図４の（ａ）に示されるような方法などによって行われ
る。即ち、ＣＶＤ法用のチャンバ１１内に壁部１２を有
するサセプタ１３を設置し、そこにガス感応膜被覆電極
対群を形成させた絶縁性基板１４，１５を搭載させる。 そこに、例えばＳｉＯ２ガス拡散制限膜を積層させる場
合には、ＳｉＨ４−Ｏ２系の原料ガスを用いてＣＶＤ法
などを適用すると、サセプタの中心部から壁部側にかけ
て次第に膜厚を厚くしたＣＶＤ膜が形成されるようにな
る。その膜厚勾配の具体例は、１４´，１５´に示され
る如くである。
【００１３】ここで用いられるサセプタの外径を例えば
１５０ｍｍとしたとき、サセプタ壁部の高さは約３〜１
０ｍｍが適当であり、その場合中心部の膜厚が１２００
ｎｍのとき、外周部の膜厚は１８００ｎｍになる［図４
の（ｂ）参照］。更に、実際にサセプタに複数枚の基板
をセットする場合には、例えば１０ｍｍ角の基板を放射
状に並べることによって、膜厚勾配を有するＳｉＯ２膜
を形成することができる。
１５０ｍｍとしたとき、サセプタ壁部の高さは約３〜１
０ｍｍが適当であり、その場合中心部の膜厚が１２００
ｎｍのとき、外周部の膜厚は１８００ｎｍになる［図４
の（ｂ）参照］。更に、実際にサセプタに複数枚の基板
をセットする場合には、例えば１０ｍｍ角の基板を放射
状に並べることによって、膜厚勾配を有するＳｉＯ２膜
を形成することができる。
【００１４】
【作用】本発明のガスセンサは、一つのセンサ内に複数
組、一般には３〜５組の電極対を形成させ、各電極対間
の導電率を測定し、それらをデーター処理することによ
り、検知ガスの種類を判別しかつ濃度を測定するもので
あるが、電極対群を被覆するガス感応膜上には、膜厚勾
配を有するガス拡散制限膜が積層されているため、その
膜厚に対応して、一定濃度のガスに対しても各電極対間
での導電率が異なってくる。このときの導電率のパター
ンと予め記憶させておいた各種ガスについての導電率の
パターンとを比較することにより、検知ガスの種類およ
び濃度を知ることができ、それは類似ガス間においても
可能である。
組、一般には３〜５組の電極対を形成させ、各電極対間
の導電率を測定し、それらをデーター処理することによ
り、検知ガスの種類を判別しかつ濃度を測定するもので
あるが、電極対群を被覆するガス感応膜上には、膜厚勾
配を有するガス拡散制限膜が積層されているため、その
膜厚に対応して、一定濃度のガスに対しても各電極対間
での導電率が異なってくる。このときの導電率のパター
ンと予め記憶させておいた各種ガスについての導電率の
パターンとを比較することにより、検知ガスの種類およ
び濃度を知ることができ、それは類似ガス間においても
可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明に係るガスセンサは、パターン認
識の概念を導入しているため、従来法よりも選択性の高
いセンサとなっている。しかも、複数個のセンサを必要
とはせず、１個のガス感応体上で同等のガス識別能力を
有するため、センサの小型化、低コスト化などを可能と
させる。
識の概念を導入しているため、従来法よりも選択性の高
いセンサとなっている。しかも、複数個のセンサを必要
とはせず、１個のガス感応体上で同等のガス識別能力を
有するため、センサの小型化、低コスト化などを可能と
させる。
【００１６】
【実施例】アルミナ基板上に、ペースト印刷法により、
互いに対向した位置関係にある白金電極対を３組２０μ
ｍの膜厚で形成させ、それらを被覆するように、２００
ｎｍの均一膜厚のＳｎＯ２ガス感応膜をＣＶＤ法により
形成させた。 これを、ＣＶＤ法用のチャンバ内に設置されたサセプタ
（外径１５０ｍｍ、壁部の高さ５ｍｍ）に搭載し、Ｓｉ
Ｈ４−Ｏ２原料ガスを用いてＣＶＤ法を適用した。その
結果、１端側の電極対上と他端側の電極対上とで、膜厚
差が１．４μｍのＳｉＯ２ガス拡散制限膜が形成された
。
互いに対向した位置関係にある白金電極対を３組２０μ
ｍの膜厚で形成させ、それらを被覆するように、２００
ｎｍの均一膜厚のＳｎＯ２ガス感応膜をＣＶＤ法により
形成させた。 これを、ＣＶＤ法用のチャンバ内に設置されたサセプタ
（外径１５０ｍｍ、壁部の高さ５ｍｍ）に搭載し、Ｓｉ
Ｈ４−Ｏ２原料ガスを用いてＣＶＤ法を適用した。その
結果、１端側の電極対上と他端側の電極対上とで、膜厚
差が１．４μｍのＳｉＯ２ガス拡散制限膜が形成された
。
【００１７】このようにして作製されたガスセンサを用
い、ＳｉＯ２ガス拡散制限膜の膜厚がそれぞれ０．１μ
ｍ、０．２５μｍおよび１．５μｍのＳｉＯ２ガス拡散
制限膜で被覆された電極対での素子抵抗を測定すると、
エタノールおよびメタノールについて図３に示されるよ
うな結果が得られた。
い、ＳｉＯ２ガス拡散制限膜の膜厚がそれぞれ０．１μ
ｍ、０．２５μｍおよび１．５μｍのＳｉＯ２ガス拡散
制限膜で被覆された電極対での素子抵抗を測定すると、
エタノールおよびメタノールについて図３に示されるよ
うな結果が得られた。
【図１】本発明に係るガスセンサの一態様の平面図であ
る。
る。
【図２】本発明に係るガスセンサの一態様の断面図であ
る。
る。
【図３】ガスセンサのＳｉＯ２ガス拡散制限膜の膜厚と
素子抵抗との関係を示すグラフである。
素子抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】膜厚勾配を有するガス拡散制限膜の形成方法を
示す概略図である。
示す概略図である。
１ 絶縁性基板
２ 電極対
３ 電極対
４ 電極対
５ ガス感応膜
６ ガス拡散制限膜
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に形成された複数組の電
極対を被覆したガス感応膜上に、膜厚勾配を有するガス
拡散制限膜を積層してなるガスセンサ。 - 【請求項２】 １端側の電極対上と他端側の電極対上
のガス拡散制限膜の膜厚差が５００ｎｍ以上に設定され
た請求項１記載のガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110929A JP3000711B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110929A JP3000711B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318449A true JPH04318449A (ja) | 1992-11-10 |
| JP3000711B2 JP3000711B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=14548187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110929A Expired - Lifetime JP3000711B2 (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000711B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357579A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ |
| EP2051067A1 (en) * | 2006-08-11 | 2009-04-22 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Hydrogen gas concentration sensor and apparatus for determining hydrogen gas concentration |
| WO2014060894A3 (en) * | 2012-10-16 | 2014-07-24 | Koninklijke Philips N.V. | Wide dynamic range fluid sensor based on nanowire platform |
| GB2527766A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Elcometer Ltd | Contamination meter |
| JP2017173307A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水素センサ及び燃料電池自動車、並びに水素検出方法。 |
-
1991
- 1991-04-16 JP JP3110929A patent/JP3000711B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002357579A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 湿度センサ |
| EP2051067A1 (en) * | 2006-08-11 | 2009-04-22 | Kabushiki Kaisha Atsumitec | Hydrogen gas concentration sensor and apparatus for determining hydrogen gas concentration |
| EP2051067A4 (en) * | 2006-08-11 | 2015-03-25 | Atsumitec Kk | HYDROGEN GAS CONCENTRATION SENSOR AND APPARATUS FOR DETERMINING HYDROGEN GAS CONCENTRATION |
| WO2014060894A3 (en) * | 2012-10-16 | 2014-07-24 | Koninklijke Philips N.V. | Wide dynamic range fluid sensor based on nanowire platform |
| US20160003770A1 (en) * | 2012-10-16 | 2016-01-07 | Koninklijke Philips N.V. | Wide dynamic range fluid sensor based on nanowire platform |
| US10126263B2 (en) * | 2012-10-16 | 2018-11-13 | Koninklijke Philips N.V. | Wide dynamic range fluid sensor based on nanowire platform |
| GB2527766A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Elcometer Ltd | Contamination meter |
| GB2527766B (en) * | 2014-06-30 | 2020-07-29 | Elcometer Ltd | Contamination meter |
| JP2017173307A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 水素センサ及び燃料電池自動車、並びに水素検出方法。 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3000711B2 (ja) | 2000-01-17 |
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