JPH0566210A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
- Publication number
- JPH0566210A JPH0566210A JP25573591A JP25573591A JPH0566210A JP H0566210 A JPH0566210 A JP H0566210A JP 25573591 A JP25573591 A JP 25573591A JP 25573591 A JP25573591 A JP 25573591A JP H0566210 A JPH0566210 A JP H0566210A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gas sensor
- metal oxide
- oxide semiconductor
- sensitive body
- Prior art date
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ｐ型金属酸化物半導体を感ガス体として用い
てもガス感度が高いガスセンサを提供すること。 【構成】 ガスセンサ１はアルミナ基板２に一対の櫛形
Ａu電極３，３を焼成により形成し、このＡu電極３，３
が接続する感ガス体４を同じく焼成によりアルミナ基板
２表面に形成している。ここで、上記感ガス体４として
はｐ型のＮ：Ｏをベースとする金属酸化物半導体に貴金
属及び／または他の金属酸化物を添加したものを用いて
いる。
てもガス感度が高いガスセンサを提供すること。 【構成】 ガスセンサ１はアルミナ基板２に一対の櫛形
Ａu電極３，３を焼成により形成し、このＡu電極３，３
が接続する感ガス体４を同じく焼成によりアルミナ基板
２表面に形成している。ここで、上記感ガス体４として
はｐ型のＮ：Ｏをベースとする金属酸化物半導体に貴金
属及び／または他の金属酸化物を添加したものを用いて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はｐ型の金属酸化物半導体
を感ガス体とし、Ｈ2Ｓ（硫化水素ガス）の検出に好適
なガスセンサに関する。
を感ガス体とし、Ｈ2Ｓ（硫化水素ガス）の検出に好適
なガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体式ガスセンサは金属酸化物半導体
に対するガスの吸脱着による抵抗値の変化によりガスを
検出するものであり、その回路構成は図４に示すように
センサ素子Ｓと負荷抵抗Ｒとを直列に接続し、負荷抵抗
Ｒの両端の電圧変化を測定するようにしている。
に対するガスの吸脱着による抵抗値の変化によりガスを
検出するものであり、その回路構成は図４に示すように
センサ素子Ｓと負荷抵抗Ｒとを直列に接続し、負荷抵抗
Ｒの両端の電圧変化を測定するようにしている。
【０００３】ところで、従来のガスセンサは感ガス体に
ＳnＯ2やＺnＯなどのｎ型の金属酸化物半導体を用いて
おり、この金属酸化物半導体はＨ2Ｓ、ＣＨ3ＳＨ、ＮＨ
3、（ＣＨ3）3Ｎなどの悪臭ガスが接触すると抵抗値が
下がる特性がある。また金属酸化物半導体は所定温度以
上でないと感度が上がらないので、ヒータにて加熱して
いる。
ＳnＯ2やＺnＯなどのｎ型の金属酸化物半導体を用いて
おり、この金属酸化物半導体はＨ2Ｓ、ＣＨ3ＳＨ、ＮＨ
3、（ＣＨ3）3Ｎなどの悪臭ガスが接触すると抵抗値が
下がる特性がある。また金属酸化物半導体は所定温度以
上でないと感度が上がらないので、ヒータにて加熱して
いる。
【０００４】その結果、従来のガスセンサによるガス検
知のオン・オフ信号は図５に示すように、しきい値ＶTH
を定め、検出電圧がしきい値ＶTH以上となった状態をオ
ン、しきい値ＶTH以下の状態をオフとして信号を出力す
るようにしている。このため、ヒータの初期安定時間中
は悪臭ガスがあってもセンサによる検知ができない状態
になる。そこで、これまでのガスセンサは通常連続加熱
された状態で使用されている。
知のオン・オフ信号は図５に示すように、しきい値ＶTH
を定め、検出電圧がしきい値ＶTH以上となった状態をオ
ン、しきい値ＶTH以下の状態をオフとして信号を出力す
るようにしている。このため、ヒータの初期安定時間中
は悪臭ガスがあってもセンサによる検知ができない状態
になる。そこで、これまでのガスセンサは通常連続加熱
された状態で使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最近、脱臭器等をガス
センサを用いて制御することが考えられている。さら
に、この場合には乾電池駆動化のためにガスセンサの低
消費電力化が要望されている。このため、常時ヒータ加
熱が必要な連続作動よりも断続作動の方が有利である。
しかし、上述したようにｎ型金属酸化物半導体を感ガス
体として用いたガスセンサにおいては、断続作動のヒー
タ初期安定時間中は常にオフ信号しか出さない。さら
に、このヒータ初期安定時間を短くする方法が検討され
ているが、原理的にこの時間をゼロにすることはできな
い。このため、ｎ型金属酸化物半導体を用いたガスセン
サでは、ヒータ初期安定時間中は悪臭ガスがあっても脱
臭器を作動させることができない。また通常脱臭器をガ
スセンサで制御する場合、ヒータ初期安定時間中は脱臭
器がオフであるよりはオンである方が都合がよい場合が
多い。
センサを用いて制御することが考えられている。さら
に、この場合には乾電池駆動化のためにガスセンサの低
消費電力化が要望されている。このため、常時ヒータ加
熱が必要な連続作動よりも断続作動の方が有利である。
しかし、上述したようにｎ型金属酸化物半導体を感ガス
体として用いたガスセンサにおいては、断続作動のヒー
タ初期安定時間中は常にオフ信号しか出さない。さら
に、このヒータ初期安定時間を短くする方法が検討され
ているが、原理的にこの時間をゼロにすることはできな
い。このため、ｎ型金属酸化物半導体を用いたガスセン
サでは、ヒータ初期安定時間中は悪臭ガスがあっても脱
臭器を作動させることができない。また通常脱臭器をガ
スセンサで制御する場合、ヒータ初期安定時間中は脱臭
器がオフであるよりはオンである方が都合がよい場合が
多い。
【０００６】そこで、悪臭ガスが接触すると抵抗値が上
がる特性を有するｐ型の金属酸化物半導体を感ガス体と
して用い、さらに、ヒータ通電期間と同期する信号を設
け、論理和をとることにより、ヒータ初期安定時間中に
オン信号を出力させることができる方法がある。しか
し、ｐ型の金属酸化物半導体は一般に感度が劣り実用化
されていない。
がる特性を有するｐ型の金属酸化物半導体を感ガス体と
して用い、さらに、ヒータ通電期間と同期する信号を設
け、論理和をとることにより、ヒータ初期安定時間中に
オン信号を出力させることができる方法がある。しか
し、ｐ型の金属酸化物半導体は一般に感度が劣り実用化
されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、半導体式ガスセンサの感ガス体となる金属酸化
物半導体としてＮｉＯをベースとし、これにＰd、Ｒh、
Ｐt、Ｒu、Ａg、Ｃs2Ｏ、ＩnＯ3、ＣeＯ2、ＣaＯ、Ｓr
Ｏのうちの少なくとも１種を添加したものを用いた。
発明は、半導体式ガスセンサの感ガス体となる金属酸化
物半導体としてＮｉＯをベースとし、これにＰd、Ｒh、
Ｐt、Ｒu、Ａg、Ｃs2Ｏ、ＩnＯ3、ＣeＯ2、ＣaＯ、Ｓr
Ｏのうちの少なくとも１種を添加したものを用いた。
【０００８】
【作用】検知対象ガスが感ガス体に接触すると、感ガス
体の抵抗値が上がり、検出電圧がしきい値より小さくな
る。このときをオンとして出力する。
体の抵抗値が上がり、検出電圧がしきい値より小さくな
る。このときをオンとして出力する。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係るガスセンサの一
例を示す斜視図であり、ガスセンサ１はアルミナ基板２
に一対の櫛形Ａu電極３，３を焼成により形成し、この
Ａu電極３，３が接続する感ガス体４を同じく焼成によ
りアルミナ基板２表面に形成している。尚、アルミナ等
の基板に感ガス体を薄膜状に形成せず、ある程度の厚み
の感ガス体に直接電極を埋設してもよい。
説明する。ここで、図１は本発明に係るガスセンサの一
例を示す斜視図であり、ガスセンサ１はアルミナ基板２
に一対の櫛形Ａu電極３，３を焼成により形成し、この
Ａu電極３，３が接続する感ガス体４を同じく焼成によ
りアルミナ基板２表面に形成している。尚、アルミナ等
の基板に感ガス体を薄膜状に形成せず、ある程度の厚み
の感ガス体に直接電極を埋設してもよい。
【００１０】ここで、上記感ガス体４としてはｐ型の金
属酸化物半導体に貴金属及び／または他の金属酸化物を
添加したものとする。
属酸化物半導体に貴金属及び／または他の金属酸化物を
添加したものとする。
【００１１】以下の（表１）は各種ｐ型金属酸化物半導
体のガス感度を、ＮiＯのガス感度を１０．０として比
較したものであり、この（表１）から単体としてはＮi
Ｏ及びＣuＯが優れていることが分る。尚、ガス感度の
評価方法は、センサ素子を２００℃に加熱し、空気中で
１０分間保持した後、５ｐｐｍのＨ2Ｓガスに２０分間
切り換え、再び空気中に戻し、この時の空気中の素子抵
抗値をＲair、５ｐｐｍＨ2Ｓガス中の素子抵抗値をＲga
sとし、ガス感度＝Ｒgas／Ｒairで算出した。
体のガス感度を、ＮiＯのガス感度を１０．０として比
較したものであり、この（表１）から単体としてはＮi
Ｏ及びＣuＯが優れていることが分る。尚、ガス感度の
評価方法は、センサ素子を２００℃に加熱し、空気中で
１０分間保持した後、５ｐｐｍのＨ2Ｓガスに２０分間
切り換え、再び空気中に戻し、この時の空気中の素子抵
抗値をＲair、５ｐｐｍＨ2Ｓガス中の素子抵抗値をＲga
sとし、ガス感度＝Ｒgas／Ｒairで算出した。
【００１２】
【表１】
【００１３】また以下の（表２）は単体としてはガス感
度に優れているＮiＯ及びＣuＯに貴金属としてＰd、Ｒ
h、Ｐt、ＲuまたはＡgを１ｗｔ％添加してガス感度を上
記と同様にして評価したものである。尚、貴金属の添加
は、各貴金属の塩化物または酢酸塩を用意し、これらの
塩を純水に所定量溶解させた後、純水に懸濁させた高純
度酸化物と混合、ホットスターラで加熱攪拌し、次いで
蒸発乾固させた後、残った固形分を乾燥器中で乾燥さ
せ、この粉末をメノウ乳鉢で粉砕した後６００℃で１時
間加熱し、添加した塩化物または酢酸塩を分解し、この
粉末を再びメノウ乳鉢で粉砕して試料とし、この試料粉
末をビヒクルとともに混練してペーストにし、アルミナ
基板上に印刷塗布し、６００〜９５０℃で焼成する。
度に優れているＮiＯ及びＣuＯに貴金属としてＰd、Ｒ
h、Ｐt、ＲuまたはＡgを１ｗｔ％添加してガス感度を上
記と同様にして評価したものである。尚、貴金属の添加
は、各貴金属の塩化物または酢酸塩を用意し、これらの
塩を純水に所定量溶解させた後、純水に懸濁させた高純
度酸化物と混合、ホットスターラで加熱攪拌し、次いで
蒸発乾固させた後、残った固形分を乾燥器中で乾燥さ
せ、この粉末をメノウ乳鉢で粉砕した後６００℃で１時
間加熱し、添加した塩化物または酢酸塩を分解し、この
粉末を再びメノウ乳鉢で粉砕して試料とし、この試料粉
末をビヒクルとともに混練してペーストにし、アルミナ
基板上に印刷塗布し、６００〜９５０℃で焼成する。
【００１４】
【表２】
【００１５】上記（表２）からはＰdを除き、ＣuＯにつ
いては貴金属添加の効果が現れないことが分る。そこ
で、ＮiＯについてのみＣs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、ＣeＯ2、Ｃa
Ｏ、ＳrＯ、ＺnＯ、ＢaＯ、ＰbＯまたはＣuＯを５ｗｔ
％添加してガス感度を上記と同様にして評価し、その結
果を以下の（表３）に示す。
いては貴金属添加の効果が現れないことが分る。そこ
で、ＮiＯについてのみＣs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、ＣeＯ2、Ｃa
Ｏ、ＳrＯ、ＺnＯ、ＢaＯ、ＰbＯまたはＣuＯを５ｗｔ
％添加してガス感度を上記と同様にして評価し、その結
果を以下の（表３）に示す。
【００１６】
【表３】
【００１７】（表３）からはＣs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、Ｃe
Ｏ2、ＣaＯまたはＳrＯを添加した場合にガス感度が向
上することが分り、図２からはＣs2Ｏを添加したセンサ
は１００〜２００℃でガス感度が高いことが分る。
Ｏ2、ＣaＯまたはＳrＯを添加した場合にガス感度が向
上することが分り、図２からはＣs2Ｏを添加したセンサ
は１００〜２００℃でガス感度が高いことが分る。
【００１８】図３（ａ）は本発明に係るガスセンサによ
る検出電圧とオン・オフ信号との関係を示すグラフであ
り、本発明に係るガスセンサはｐ型半導体を感ガス体と
して用いているので、センサ定常値がしきい値ＶTHより
も高くなる。
る検出電圧とオン・オフ信号との関係を示すグラフであ
り、本発明に係るガスセンサはｐ型半導体を感ガス体と
して用いているので、センサ定常値がしきい値ＶTHより
も高くなる。
【００１９】さらに図３（ｂ）に示すように通電期間と
同期する信号を設け、論理和をとることにより図３
（ｃ）に示すような制御を行なうことができる。すなわ
ち、ヒータ初期安定時間中も常にオン信号が出力される
ので、この時間中は悪臭ガスがあってもなくても脱臭器
を作動させることができる。
同期する信号を設け、論理和をとることにより図３
（ｃ）に示すような制御を行なうことができる。すなわ
ち、ヒータ初期安定時間中も常にオン信号が出力される
ので、この時間中は悪臭ガスがあってもなくても脱臭器
を作動させることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
半導体式ガスセンサの感ガス体となる金属酸化物半導体
としてｐ型半導体であるＮｉＯをベースとし、これにＰ
d、Ｒh、Ｐt、Ｒu、Ａg、Ｃs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、ＣeＯ2、Ｃ
aＯ、ＳrＯのうちの少なくとも１種を添加したものを用
いたので、センサを断続作動した場合、ヒータ初期安定
時間中も脱臭器を作動させることができる。しかも上記
の組成の金属酸化物半導体は従来のｐ型半導体に比べ感
度が十分に高く、使用し得る範囲を大巾に広げることが
できる。
半導体式ガスセンサの感ガス体となる金属酸化物半導体
としてｐ型半導体であるＮｉＯをベースとし、これにＰ
d、Ｒh、Ｐt、Ｒu、Ａg、Ｃs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、ＣeＯ2、Ｃ
aＯ、ＳrＯのうちの少なくとも１種を添加したものを用
いたので、センサを断続作動した場合、ヒータ初期安定
時間中も脱臭器を作動させることができる。しかも上記
の組成の金属酸化物半導体は従来のｐ型半導体に比べ感
度が十分に高く、使用し得る範囲を大巾に広げることが
できる。
【図１】本発明に係るガスセンサの一例を示す斜視図
【図２】同ガスセンサの素子温度とガス感度との関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図３】同ガスセンサによる検出電圧とオン・オフ信号
との関係を示すグラフ
との関係を示すグラフ
【図４】半導体式ガスセンサの回路図
【図５】ｎ型半導体を感ガス体とした従来のガスセンサ
の検出電圧とオン・オフ信号との関係を示すグラフ
の検出電圧とオン・オフ信号との関係を示すグラフ
１…ガスセンサ、２…アルミナ基板、３…電極、４…感
ガス体。
ガス体。
Claims (1)
- 【請求項１】 金属酸化物半導体に対するガスの吸脱着
による抵抗値の変化を利用したガスセンサにおいて、前
記金属酸化物半導体はＮｉＯをベースとし、これにＰ
d、Ｒh、Ｐt、Ｒu、Ａg、Ｃs2Ｏ、Ｉn2Ｏ3、ＣeＯ2、Ｃ
aＯ、ＳrＯのうちの少なくとも１種を添加したことを特
徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25573591A JPH0566210A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25573591A JPH0566210A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566210A true JPH0566210A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=17282905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25573591A Withdrawn JPH0566210A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566210A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009519470A (ja) * | 2005-12-12 | 2009-05-14 | ネクステック、マテリアルズ、リミテッド | セラミックｈ２ｓセンサ |
| CN106290728A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 三峡大学 | 一种检测甲醛的气敏材料及其制备方法 |
| CN108918853A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-30 | 山东理工大学 | 一种Pd@Ag@CeO2标记的免疫传感器的制备方法及应用 |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP25573591A patent/JPH0566210A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009519470A (ja) * | 2005-12-12 | 2009-05-14 | ネクステック、マテリアルズ、リミテッド | セラミックｈ２ｓセンサ |
| CN106290728A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-04 | 三峡大学 | 一种检测甲醛的气敏材料及其制备方法 |
| CN108918853A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-11-30 | 山东理工大学 | 一种Pd@Ag@CeO2标记的免疫传感器的制备方法及应用 |
| CN108918853B (zh) * | 2018-04-08 | 2021-03-12 | 山东理工大学 | 一种Pd@Ag@CeO2标记的免疫传感器的制备方法及应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |