JPH0580012A - 半導体ガス検出素子 - Google Patents
半導体ガス検出素子Info
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- JPH0580012A JPH0580012A JP2438292A JP2438292A JPH0580012A JP H0580012 A JPH0580012 A JP H0580012A JP 2438292 A JP2438292 A JP 2438292A JP 2438292 A JP2438292 A JP 2438292A JP H0580012 A JPH0580012 A JP H0580012A
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- wire coil
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 Ｐｔ線に比べて耐食性などを余り変えずに検
出感度が大きくなるＰｔ合金線を用いた半導体ガス検知
素子を提供する。 【構成】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結
体で包み込んでビード状とし、金属線コイルを加熱用と
電気抵抗値変化検出用電極としたガス検出素子におい
て、金属線コイルをＲｈ，Ｉｒ，Ｎｉを５〜３０％の範
囲で含有したＰｔ合金線で構成し、Ｐｔ線単体の金属線
コイルに比べ比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度を向上
させた。
出感度が大きくなるＰｔ合金線を用いた半導体ガス検知
素子を提供する。 【構成】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結
体で包み込んでビード状とし、金属線コイルを加熱用と
電気抵抗値変化検出用電極としたガス検出素子におい
て、金属線コイルをＲｈ，Ｉｒ，Ｎｉを５〜３０％の範
囲で含有したＰｔ合金線で構成し、Ｐｔ線単体の金属線
コイルに比べ比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度を向上
させた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳｎＯ2 やＺｎＯなど
を主成分とするガス感応半導体の燒結体で、単一の金属
線コイルを包み込んでビード状にし、前記金属線コイル
を加熱用ヒータ兼燒結体の電気抵抗値変化検出用電極と
して用いる半導体ガス検出素子に関するものである。
を主成分とするガス感応半導体の燒結体で、単一の金属
線コイルを包み込んでビード状にし、前記金属線コイル
を加熱用ヒータ兼燒結体の電気抵抗値変化検出用電極と
して用いる半導体ガス検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガス感応半導体は、被検ガス雰囲気中に
おかれると、電気抵抗値変化（多くの場合減少）をひき
起す。その際、ガス吸脱着速度や抵抗値変化を実用的な
大きさで行わせるために、通常は室温よりもかなり高温
（３００℃以上の場合が多い）で用いる。したがって、
半導体を用いた実用的なガス検出素子は、半導体を高温
にするための何らかの加熱手段を備えている。
おかれると、電気抵抗値変化（多くの場合減少）をひき
起す。その際、ガス吸脱着速度や抵抗値変化を実用的な
大きさで行わせるために、通常は室温よりもかなり高温
（３００℃以上の場合が多い）で用いる。したがって、
半導体を用いた実用的なガス検出素子は、半導体を高温
にするための何らかの加熱手段を備えている。
【０００３】さらに、当然のことながら、半導体の抵抗
値変化を検出するために何らかの電極を備えているのは
いうまでもない。このように、半導体式ガス検出素子
は、一般に加熱用ヒータと抵抗変化検出用電極を共に具
備している。
値変化を検出するために何らかの電極を備えているのは
いうまでもない。このように、半導体式ガス検出素子
は、一般に加熱用ヒータと抵抗変化検出用電極を共に具
備している。
【０００４】このような二つの機能を単一の金属線コイ
ルで行わせる半導体ガス検出素子として、図４に示すタ
イプのものがある。
ルで行わせる半導体ガス検出素子として、図４に示すタ
イプのものがある。
【０００５】図４において、１は金属線コイル、２はガ
ス感応半導体の燒結体、３は金属ピンである。以下、こ
の半導体ガス検出素子の動作について説明する。
ス感応半導体の燒結体、３は金属ピンである。以下、こ
の半導体ガス検出素子の動作について説明する。
【０００６】半導体ガス検出素子の加熱は、金属線コイ
ル１に適当な電流を流すことによってなされる。また、
燒結体２の抵抗値変化は、金属線コイル１の両端の抵抗
値、すなわち金属線コイル１と燒結体２の組み合わさっ
た合成的な抵抗値の変化として検出される。以下、この
合成的な抵抗値をセンサ抵抗値Ｒと呼ぶことにする。
ル１に適当な電流を流すことによってなされる。また、
燒結体２の抵抗値変化は、金属線コイル１の両端の抵抗
値、すなわち金属線コイル１と燒結体２の組み合わさっ
た合成的な抵抗値の変化として検出される。以下、この
合成的な抵抗値をセンサ抵抗値Ｒと呼ぶことにする。
【０００７】今、金属線コイル１のみの抵抗値をＲC 、
燒結体２の部分を実効的に金属線コイル１の抵抗値ＲC
の並列抵抗とみなしたときの抵抗値をＲS とすれば、セ
ンサ抵抗値Ｒは、
燒結体２の部分を実効的に金属線コイル１の抵抗値ＲC
の並列抵抗とみなしたときの抵抗値をＲS とすれば、セ
ンサ抵抗値Ｒは、
【０００８】
【数１】 となる。これを図示すると、図５のようになる。被検ガ
スの存在は、被検ガスによる燒結体２の抵抗値ＲS の変
化が第（１）式に従うセンサ抵抗値Ｒの変化として検出
される。
スの存在は、被検ガスによる燒結体２の抵抗値ＲS の変
化が第（１）式に従うセンサ抵抗値Ｒの変化として検出
される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなヒータ兼
電極としての金属線コイル１に用いられる線材として
は、耐熱性，耐食性および燒結体２との電気的接触が良
好であるなどの点から、従来はＰｔ線が用いられてい
る。しかし、Ｐｔ線は比抵抗が十分に大きくなく、その
ため検出感度が不十分であるという問題点があった。
電極としての金属線コイル１に用いられる線材として
は、耐熱性，耐食性および燒結体２との電気的接触が良
好であるなどの点から、従来はＰｔ線が用いられてい
る。しかし、Ｐｔ線は比抵抗が十分に大きくなく、その
ため検出感度が不十分であるという問題点があった。
【００１０】本発明は、Ｐｔ線と比べて耐食性などを余
り変えずに検出感度が大きく出来るＰｔ合金線を用いた
半導体ガス検出素子を提供することを目的とする。
り変えずに検出感度が大きく出来るＰｔ合金線を用いた
半導体ガス検出素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体ガス
検出素子は、単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒
結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ金属
線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電極と
して用いるガス検出素子において、金属線コイルを、Ｒ
ｈ，Ｉｒ，Ｎｉを５〜３０％の範囲で含有したＰｔ合金
線で構成したものである。
検出素子は、単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒
結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ金属
線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電極と
して用いるガス検出素子において、金属線コイルを、Ｒ
ｈ，Ｉｒ，Ｎｉを５〜３０％の範囲で含有したＰｔ合金
線で構成したものである。
【００１２】
【作用】本発明においては、金属線コイルとしてＲｈ，
Ｉｒ，Ｎｉの含有量が５〜３０％であるＰｔ合金線を用
いたので、Ｐｔ線単体に比べて耐食性などを余り変えず
に比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度が向上する。
Ｉｒ，Ｎｉの含有量が５〜３０％であるＰｔ合金線を用
いたので、Ｐｔ線単体に比べて耐食性などを余り変えず
に比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度が向上する。
【００１３】
【実施例】本発明の半導体ガス検出素子は、金属線コイ
ルにＲｈ，Ｉｒ，Ｎｉの含有量が５〜３０％であるＰｔ
合金線を用いたものである。以下、金属線材の比抵抗と
抵抗温度係数に分けて本発明の実施例を説明する。
ルにＲｈ，Ｉｒ，Ｎｉの含有量が５〜３０％であるＰｔ
合金線を用いたものである。以下、金属線材の比抵抗と
抵抗温度係数に分けて本発明の実施例を説明する。
【００１４】(a) 金属線材の比抵抗 被検ガスによるＲS の変化をセンサ抵抗値Ｒの変化とし
て、できるだけ大きく取り出すためには、ＲS はＲC に
比べて小さいほうが望ましい。しかし、燒結体２の抵抗
値を小さくすることはあまり容易ではないため、ＲC と
ＲS のかね合いを適当にするには、ＲC をできるだけ大
きくする必要がある。そのために、金属線コイル１の線
径を細くしたり巻数を多くすればよいが、それには限度
がある。
て、できるだけ大きく取り出すためには、ＲS はＲC に
比べて小さいほうが望ましい。しかし、燒結体２の抵抗
値を小さくすることはあまり容易ではないため、ＲC と
ＲS のかね合いを適当にするには、ＲC をできるだけ大
きくする必要がある。そのために、金属線コイル１の線
径を細くしたり巻数を多くすればよいが、それには限度
がある。
【００１５】そこで、本発明では純Ｐｔ線の代わりに、
例えばＲｈを含むＰｔ合金線を用いれば、図１にあるよ
うに、４００℃では線材の比抵抗ρC （４００℃）はＲ
ｈ含有量が５〜３０％では純Ｐｔの２５％以上、１０〜
２０％では４０％近く増加することが分る。したがっ
て、適当なＲｈ含有量のＰｔ−Ｐｈ合金線を用いれば、
被検ガスの存在をセンサ出力として、より効率よく取り
出す利点を有する。
例えばＲｈを含むＰｔ合金線を用いれば、図１にあるよ
うに、４００℃では線材の比抵抗ρC （４００℃）はＲ
ｈ含有量が５〜３０％では純Ｐｔの２５％以上、１０〜
２０％では４０％近く増加することが分る。したがっ
て、適当なＲｈ含有量のＰｔ−Ｐｈ合金線を用いれば、
被検ガスの存在をセンサ出力として、より効率よく取り
出す利点を有する。
【００１６】上記はＰｔ−Ｐｈ合金線の場合であった
が、この他、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉなどの合金線を用
いることもできる。下記表１にこの発明で用いるＰｔ合
金線の２０℃での比抵抗ρC （２０℃）をまとめて示
す。
が、この他、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉなどの合金線を用
いることもできる。下記表１にこの発明で用いるＰｔ合
金線の２０℃での比抵抗ρC （２０℃）をまとめて示
す。
【００１７】
【表１】 (b) 金属線材の抵抗温度係数 センサ抵抗値Ｒの変化を一般にガス検出素子に定電圧を
かけて、または定電流を流して検出する場合、センサ抵
抗値Ｒの変化に対応して、ガス検出素子における消費電
力が変化してガス検出素子の温度の変化を引き起す。こ
の温度変化を押さえるため、消費電力変化を小さくする
には、ＲS に比べてＲCを小さくすればよいが、あまり
小さくすると先の考察で明らかなように被検ガスによる
ＲS 変化に基づくＲの変化が小さくなるため、いわゆる
ガス検出素子の感度が低くなってしまう。したがって、
ＲC は単純に小さくするわけにはいかない。また、ＲC
が適当に大きいときは、ＲC の抵抗温度係数が大きけれ
ば大きい程、ガス検出素子の消費電力の大きさに影響を
与える。したがって、金属線コイル１には小さな温度係
数を持つ線材を用いるのが望ましい。
かけて、または定電流を流して検出する場合、センサ抵
抗値Ｒの変化に対応して、ガス検出素子における消費電
力が変化してガス検出素子の温度の変化を引き起す。こ
の温度変化を押さえるため、消費電力変化を小さくする
には、ＲS に比べてＲCを小さくすればよいが、あまり
小さくすると先の考察で明らかなように被検ガスによる
ＲS 変化に基づくＲの変化が小さくなるため、いわゆる
ガス検出素子の感度が低くなってしまう。したがって、
ＲC は単純に小さくするわけにはいかない。また、ＲC
が適当に大きいときは、ＲC の抵抗温度係数が大きけれ
ば大きい程、ガス検出素子の消費電力の大きさに影響を
与える。したがって、金属線コイル１には小さな温度係
数を持つ線材を用いるのが望ましい。
【００１８】ところが、Ｐｔの抵抗温度係数は、ニクロ
ム線などの発熱線に比べると非常に大きい（ニクロム線
などの卑金属線は耐食性などの点で使えない）。そこ
で、耐食性などをあまり変えずに、抵抗温度係数αを小
さくするため、合金線コイルの線材として、例えばＲｈ
を含有するＰｔ−Ｐｈ合金線を用いることが有効であ
る。
ム線などの発熱線に比べると非常に大きい（ニクロム線
などの卑金属線は耐食性などの点で使えない）。そこ
で、耐食性などをあまり変えずに、抵抗温度係数αを小
さくするため、合金線コイルの線材として、例えばＲｈ
を含有するＰｔ−Ｐｈ合金線を用いることが有効であ
る。
【００１９】図２にあるように、Ｐｔに対するＰｈの含
有量の増加とともに、抵抗温度係数α（０〜１００℃）
は最初減少し、再び増加する。含有量５〜７０％で、α
の値は純Ｐｔ線の５５％程度であり、含有量１０〜６０
％では純Ｐｔ線の５０％以下となる。もし、ガス検出素
子の温度が４００℃で用いられていて、被検ガスによっ
て１００℃低下したとすると（すなわち３００℃になっ
たとすると）、金属線コイル１の抵抗値ＲC は、図３に
あるように減少する（図にはＲC （３００℃）／ＲC
（４００℃）で表した）。Ｐｔ線なら１５．４％の減少
であるが、Ｒｈ含有量が５〜６５％のＰｔ−Ｐｈ線では
１１．５％程度であり、含有量１０〜１５％では、ほぼ
１０％以内におさえられている。したがって、適当なＲ
ｈ含有量のＰｔ−Ｒｈ線を用いれば、被検ガスの存在に
よるガス検出素子の温度の変化を抑えることができる。
なお、ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 などの適当な酸化物が小量
（例えば０．１％）分散添加されたものにおいても、合
金にしたことの効果は同等である。
有量の増加とともに、抵抗温度係数α（０〜１００℃）
は最初減少し、再び増加する。含有量５〜７０％で、α
の値は純Ｐｔ線の５５％程度であり、含有量１０〜６０
％では純Ｐｔ線の５０％以下となる。もし、ガス検出素
子の温度が４００℃で用いられていて、被検ガスによっ
て１００℃低下したとすると（すなわち３００℃になっ
たとすると）、金属線コイル１の抵抗値ＲC は、図３に
あるように減少する（図にはＲC （３００℃）／ＲC
（４００℃）で表した）。Ｐｔ線なら１５．４％の減少
であるが、Ｒｈ含有量が５〜６５％のＰｔ−Ｐｈ線では
１１．５％程度であり、含有量１０〜１５％では、ほぼ
１０％以内におさえられている。したがって、適当なＲ
ｈ含有量のＰｔ−Ｒｈ線を用いれば、被検ガスの存在に
よるガス検出素子の温度の変化を抑えることができる。
なお、ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 などの適当な酸化物が小量
（例えば０．１％）分散添加されたものにおいても、合
金にしたことの効果は同等である。
【００２０】上記はＰｔ−Ｒｈ合金線の場合であった
が、この他、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉなどの合金線を用
いることもできる。下記表２に、この発明で用いるＰｔ
合金線の抵抗温度係数αをまとめて示す。
が、この他、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉなどの合金線を用
いることもできる。下記表２に、この発明で用いるＰｔ
合金線の抵抗温度係数αをまとめて示す。
【００２１】
【表２】 前記（１），（２）に述べた利点およびＲｈ含有量が３
０％を超えた場合に加工性が悪くなる点から考えて、Ｒ
ｈ含有量の実用的な範囲としては５〜３０％と思われ
る。また、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉを５〜３０％含有さ
せたＰｔ合金線でもほぼ同様な効果が得られた。
０％を超えた場合に加工性が悪くなる点から考えて、Ｒ
ｈ含有量の実用的な範囲としては５〜３０％と思われ
る。また、Ｐｔ−Ｉｒ，Ｐｔ−Ｎｉを５〜３０％含有さ
せたＰｔ合金線でもほぼ同様な効果が得られた。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は単
一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結体で包み込ん
で、ビード状とした構造の半導体ガス検出素子におい
て、加熱用ヒータ兼電極として純Ｐｔ線を用いる代わり
に、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉのいずれか１つを５〜３０％含有
するＰｔ合金線を用いたので、金属線コイルの耐熱性，
耐食性などはあまり変えずに、被検ガスの存在をセン
サ出力としてより敏感に取り出すことができる利点と、
ガス雰囲気でのガス検出素子の消費電力の変化を抑制
できる利点を有する。
一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結体で包み込ん
で、ビード状とした構造の半導体ガス検出素子におい
て、加熱用ヒータ兼電極として純Ｐｔ線を用いる代わり
に、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉのいずれか１つを５〜３０％含有
するＰｔ合金線を用いたので、金属線コイルの耐熱性，
耐食性などはあまり変えずに、被検ガスの存在をセン
サ出力としてより敏感に取り出すことができる利点と、
ガス雰囲気でのガス検出素子の消費電力の変化を抑制
できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するためのＰｔに対するＲｈ含有
量と比抵抗との関係を示す図である。
量と比抵抗との関係を示す図である。
【図２】Ｒｈの含有量と抵抗温度係数αの関係を示す特
性図である。
性図である。
【図３】Ｒｈ含有量と金属線コイルの抵抗値の３００℃
と４００℃における比との関係を示す図である。
と４００℃における比との関係を示す図である。
【図４】従来の半導体ガス検出素子の一例を示す要部の
構成略図である。
構成略図である。
【図５】図４の等価回路図である。
１ 金属線コイル ２ 燒結体 ３ 金属ピン
Claims (1)
- 【請求項１】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の
燒結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ前
記金属線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用
電極として用いるガス検出素子において、前記金属線コ
イルを、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉを５〜３０％の範囲で含有し
たＰｔ合金線で構成したことを特徴とする半導体ガス検
出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024382A JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4024382A JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580012A true JPH0580012A (ja) | 1993-03-30 |
| JPH06103285B2 JPH06103285B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=12136635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4024382A Expired - Lifetime JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103285B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002077306A1 (en) * | 2001-03-21 | 2002-10-03 | Vishay Intertechnology, Inc. | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
| US6723280B2 (en) | 2001-04-02 | 2004-04-20 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8701857B2 (en) | 2000-02-11 | 2014-04-22 | Cummins-Allison Corp. | System and method for processing currency bills and tickets |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS517996A (en) * | 1974-06-05 | 1976-01-22 | Nat Res Dev | Gasukenchiho oyobi sonosochi |
| JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4024382A patent/JPH06103285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS517996A (en) * | 1974-06-05 | 1976-01-22 | Nat Res Dev | Gasukenchiho oyobi sonosochi |
| JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002077306A1 (en) * | 2001-03-21 | 2002-10-03 | Vishay Intertechnology, Inc. | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
| US7208218B2 (en) | 2001-03-21 | 2007-04-24 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
| US6723280B2 (en) | 2001-04-02 | 2004-04-20 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06103285B2 (ja) | 1994-12-14 |
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