JPH11258192A - Semiconductor gas sensor - Google Patents

Semiconductor gas sensor

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JPH11258192A
JPH11258192A JP5821998A JP5821998A JPH11258192A JP H11258192 A JPH11258192 A JP H11258192A JP 5821998 A JP5821998 A JP 5821998A JP 5821998 A JP5821998 A JP 5821998A JP H11258192 A JPH11258192 A JP H11258192A
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JP
Japan
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gas sensor
gas
metal oxide
semiconductor
wire
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Application number
JP5821998A
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Japanese (ja)
Inventor
Mariko Sugimura
真理子 杉村
Hiroshi Koda
弘史 香田
Katsuyuki Tanaka
克之 田中
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FIS Inc
Original Assignee
FIS Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor gas sensor whose mechanical strength is high, whose sensitivity is high, whose moistureproofness and time-dependent stability are excellent and whose durability against a poisoning gas is high. SOLUTION: A sensing part 6 is formed to be oval spherically shaped, a heater 25 which is composed of an electrode coil of a noble metal wire such as a platinum wire or the like is buried, and a core wire 20 which is composed of a noble metal wire such as a platinum wire or the like is installed at the inside of the heater 25. The heater 25 is installed between a lead wire 201 and a lead wire 203 . The core wire 20 is formed of a lead wire 202 . The sensing part 6 is formed in such a way that a metal oxide semiconductor 6b such as tin oxide or the like is stuck to the surface of a carrier 6a composed of metal oxide particles such as aluminum particles or the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物半導体
を感応部とし感応部の電気抵抗値の変化によりガスを検
出する半導体ガスセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor gas sensor in which a metal oxide semiconductor is used as a sensitive part and a gas is detected by a change in the electric resistance of the sensitive part.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、金属酸化物半導体を感応部
(ガス検出材料)とする半導体ガスセンサが各所で研究
・開発されている。この種の半導体ガスセンサとして、
高感度化を図るために図12に示すように絶縁性の基板
1上に金属酸化物半導体薄膜よりなる感応部6’を成膜
するとともに感応部6’に電気抵抗測定用の一対の電極
4を設けたいわゆる平板型薄膜ガスセンサ(以下、薄膜
ガスセンサと略称する)の研究が数多くなされ、スパッ
タリング法を用いて感応部6’を成膜したもの(例えば
特開昭61−155848号公報参照)や、ゾルゲル法
を用いて感応部6’を成膜したもの(例えば特開平8−
145933号公報参照)や、有機金属化合物熱分解法
を用いて感応部6’を成膜したものなどが提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Heretofore, semiconductor gas sensors using a metal oxide semiconductor as a sensitive portion (gas detection material) have been studied and developed in various places. As this kind of semiconductor gas sensor,
As shown in FIG. 12, a sensitive portion 6 'made of a metal oxide semiconductor thin film is formed on an insulating substrate 1 to increase the sensitivity, and a pair of electrodes 4 for measuring electrical resistance are formed on the sensitive portion 6'. Numerous studies have been made on a so-called flat-type thin film gas sensor (hereinafter, abbreviated as a thin film gas sensor) provided with a sensor. In which a sensitive part 6 'is formed by a sol-gel method (for example,
No. 145933), and those in which the sensitive portion 6 ′ is formed into a film by using an organometallic compound thermal decomposition method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄膜ガスセ
ンサは、一般に基板1や電極4に対する感応部6’の付
着強度を十分に大きくすることが難しく、基板1や電極
4から感応部6’が剥離したり、感応部6’にクラック
が生じるなどの問題点(以下、第1の問題点と称す)が
ある。第1の問題点を解決するものとしては、スパッタ
時のガス圧を従来の成膜条件よりも高くして感応部6’
を成膜したもの(特開昭58−143255号公報参
照)や、金属酸化物層と絶縁性酸化物層とを交互に積層
しアニール処理を行ったもの(特開平7−190977
号公報参照)などが提案されている。
In general, it is difficult for the thin film gas sensor to sufficiently increase the adhesive strength of the sensitive portion 6 'to the substrate 1 or the electrode 4, and the sensitive portion 6' is separated from the substrate 1 or the electrode 4. There is a problem (hereinafter, referred to as a first problem) that the sensing portion 6 'cracks. As a solution to the first problem, the gas pressure at the time of sputtering is set higher than that of the conventional film forming condition, and the sensitive portion 6 'is formed.
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-143255) or a film obtained by alternately laminating metal oxide layers and insulating oxide layers and performing an annealing treatment (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-190977).
And the like, have been proposed.

【0004】また、薄膜ガスセンサは上記第1の問題点
とは別に、バルク型ガスセンサや厚膜ガスセンサと比較
して耐湿性、耐被毒ガス性などが劣るという問題点(以
下、第2の問題点と称す)がある。第2の問題点を解決
するものとしては、感応部6’の上にSiO2 膜を積層
したものが提案されている(特開平6−50919号公
報参照)。
In addition to the first problem, the thin-film gas sensor is inferior in humidity resistance, poisoning gas resistance and the like as compared with a bulk gas sensor and a thick film gas sensor (hereinafter referred to as a second problem). There is). As a solution to the second problem, a device in which an SiO 2 film is laminated on the sensitive portion 6 ′ has been proposed (see JP-A-6-50919).

【0005】さらに、薄膜ガスセンサは、熱的な劣化が
大きく経時安定性が低いという問題点(以下、第3の問
題点と称す)がある。第3の問題点を解決するものとし
ては、水蒸気を含有する空気流中において350℃以上
の温度で熱処理を行うもの(特開平6−213853号
公報参照)、感応部6’と電極4との界面への雰囲気ガ
スの侵入を防ぐように金薄膜を成膜したもの(特開平8
−86767号公報参照)、感応部6’を構成するSn
2 薄膜にタングステン酸化物、モリブデン酸化物、バ
ナジウム酸化物などを添加したもの(特開平6−331
0号公報参照)、感応部6’上に絶縁性薄膜を被着した
もの(特開平4−127047号公報参照)などが提案
されている。
Further, the thin-film gas sensor has a problem that thermal degradation is large and stability with time is low (hereinafter, referred to as a third problem). As a solution to the third problem, a method in which heat treatment is performed at a temperature of 350 ° C. or more in an air stream containing water vapor (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-213853). A thin gold film formed so as to prevent atmospheric gas from entering the interface (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
-86767), Sn constituting the sensitive part 6 '
O 2 thin film containing tungsten oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, etc.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-127047), and those in which an insulating thin film is applied on the sensitive portion 6 '(see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-127047).

【0006】一方で、機械的強度の高いバルク型ガスセ
ンサや厚膜ガスセンサは、薄膜ガスセンサに比べて感度
が低いという問題点(以下、第4の問題点と称す)があ
った。本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、
その目的は、機械的強度が高く且つ高感度で、耐湿性及
び経時安定性に優れ、被毒ガスに対する耐久性の高い半
導体ガスセンサを提供することにある。
On the other hand, a bulk-type gas sensor or a thick-film gas sensor having high mechanical strength has a problem that the sensitivity is lower than that of a thin-film gas sensor (hereinafter, referred to as a fourth problem). The present invention has been made in view of the above circumstances,
An object of the present invention is to provide a semiconductor gas sensor having high mechanical strength, high sensitivity, excellent moisture resistance and stability over time, and high durability against poisoning gases.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、金属酸化物半導体よりなる感応
部に電気抵抗測定用の一対の電極を設けた半導体ガスセ
ンサであって、感応部は、酸化物粒子よりなる担体の表
面に前記金属酸化物半導体を付着して形成されて成るこ
とを特徴とするものであり、酸化物粒子よりなる担体の
表面に前記金属酸化物半導体を付着して感応部を形成し
てあることにより、感応部を厚膜にして機械的強度を高
めた場合であってもガス検出に関わる抵抗値変化は担体
の表面に付着された前記金属酸化物半導体によって支配
されるから、感応部を厚膜または焼結体にすることによ
って機械的強度を高めるとともに薄膜ガスセンサと同様
に感度を高めることができ、しかも、感応部を厚膜また
は焼結体にすることによって従来の厚膜型ガスセンサや
バルク型ガスセンサと同様に耐湿性、経時安定性、被毒
ガスに対する耐久性を高めることができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor gas sensor in which a pair of electrodes for measuring electrical resistance is provided on a sensitive portion made of a metal oxide semiconductor to achieve the above object. The sensitive part is characterized by being formed by adhering the metal oxide semiconductor on the surface of a carrier composed of oxide particles, and the metal oxide semiconductor is formed on the surface of the carrier composed of oxide particles. By forming the sensitive part by attaching, even if the sensitive part is made thicker and the mechanical strength is increased, the change in resistance value related to gas detection is caused by the metal oxide attached to the surface of the carrier. Since it is dominated by semiconductors, it is possible to increase the mechanical strength by making the sensitive part a thick film or sintered body and to increase the sensitivity in the same manner as a thin film gas sensor. Do By similarly moisture resistance and conventional thick film type gas sensor or a bulk-type gas sensor, stability over time, thereby enhancing the durability against the poison gas.

【0008】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記金属酸化物半導体は前記担体に担持されている
ことを特徴とする。請求項3の発明は、請求項1の発明
において、前記金属酸化物半導体は前記担体の表面を覆
うように形成されて成ることを特徴とする。請求項4の
発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、前記
酸化物粒子は、前記金属酸化物半導体の電気抵抗よりも
十分に大きな電気抵抗を有する粒子であることを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the metal oxide semiconductor is supported on the carrier. According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the metal oxide semiconductor is formed so as to cover a surface of the carrier. According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the oxide particles are particles having an electric resistance sufficiently larger than an electric resistance of the metal oxide semiconductor.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本実施形態の半導体ガスセンサS
は例えば、図2に示すような構成であって、有底筒体か
らなるセンサ筐体(図示せず)の底部を兼ねるベース3
0と、ベース30を貫通してセンサ筐体内外に突出する
3本の端子101 ,102 ,103 と、端子101 ,1
2 ,103 にリード線201 ,202 ,203 を接続
固定して支持された感応部6とを備えている。感応部6
は、楕円球状に形成され、白金などの貴金属線の電極コ
イルからなるヒータ25が埋設されるとともに、ヒータ
25の内部に白金などの貴金属線からなる芯線20が設
けられている。ここに、ヒータ25は上述のリード線2
1 ,203 間に設けられ、芯線20は上述のリード線
202 により形成されている。なお、図2の構成では、
リード線202 と、リード線201 ,203 のいずれか
一方とで電気抵抗測定用の電極を構成し、リード線20
1 とリード線203 とがヒータ加熱用の電極を構成して
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor gas sensor S according to the present embodiment.
Is a base 3 having a configuration as shown in FIG. 2 and also serving as a bottom of a sensor housing (not shown) formed of a bottomed cylindrical body.
0, three terminals 10 1 , 10 2 , 10 3 that penetrate the base 30 and protrude into and out of the sensor housing, and terminals 10 1 , 1
0 2, 10 3 and a lead wire 20 1, 20 2, 20 3 is connected fixed to support sensitive part 6. Sensitive part 6
Is formed in an elliptical spherical shape, and a heater 25 made of an electrode coil of a noble metal wire such as platinum is embedded, and a core wire 20 made of a noble metal wire such as platinum is provided inside the heater 25. Here, the heater 25 is connected to the lead wire 2 described above.
0 1, provided between the 20 3, the core wire 20 is formed by a lead wire 20 2 described above. In the configuration of FIG. 2,
A lead wire 20 2, constitute electrodes for electric resistance measurement between one of the leads 20 1, 20 3, lead 20
1 and the lead wire 20 3 constitutes the electrode for the heater.

【0010】ところで、本実施形態の半導体ガスセンサ
Sは、感応部6が、図1に示すように、金属酸化物粒子
よりなる担体6aの表面に金属酸化物半導体6bを付着
して形成されている点に特徴がある。以下、感応部6の
形成方法について(1)〜(3)の3例を説明する。 (1)エチルエキサン酸スズを20wt%含んだエタノ
ール溶液5ccを1gのAl2 3 (アルミナ)に対し
て添加し、溶媒を蒸発させた後、空気中において例えば
400℃で焼成して、Al2 3 粒子よりなる担体6a
の表面にSnO2よりなる金属酸化物半導体6bが付着
した粉体を得る。ここに、担体6a表面への金属酸化物
半導体6bの付着の形態は、焼成温度によって変化し担
体6a表面に金属酸化物半導体6bが担持された形態で
あってもよいし、担体6a表面を覆うように金属酸化物
半導体6b薄膜が形成された形態であってもよい。次
に、得られた粉体をエチレングリコールを用いてペース
ト化してペースト状の感ガス材料を得て、該ペースト状
の感ガス材料をヒータ25及び芯線20に塗布し、ヒー
タ25に電圧を印加することにより約400〜500℃
で焼結させ感応部6を得る。
In the semiconductor gas sensor S of this embodiment, as shown in FIG. 1, the sensitive portion 6 is formed by attaching a metal oxide semiconductor 6b to a surface of a carrier 6a made of metal oxide particles. There is a feature in the point. Hereinafter, three examples (1) to (3) of the method of forming the sensitive portion 6 will be described. (1) was added Echiruekisan stannous a 20 wt% inclusive ethanol solution 5cc respect 1g of Al 2 O 3 (alumina), after evaporation of the solvent, and calcined at eg 400 ° C. in air, Al 2 Carrier 6a composed of O 3 particles
A powder having a metal oxide semiconductor 6b made of SnO 2 adhered to the surface of is obtained. Here, the form of attachment of the metal oxide semiconductor 6b to the surface of the carrier 6a varies depending on the firing temperature, and may be a form in which the metal oxide semiconductor 6b is carried on the surface of the carrier 6a, or may cover the surface of the carrier 6a. The metal oxide semiconductor 6b thin film may be formed as described above. Next, the obtained powder is pasted using ethylene glycol to obtain a paste-like gas-sensitive material. The paste-like gas-sensitive material is applied to the heater 25 and the core wire 20, and a voltage is applied to the heater 25. About 400-500 ° C
To obtain the sensitive part 6.

【0011】なお、エチルエキサン酸スズにとともにP
t、Rh、Au等の貴金属触媒あるいは塩化亜鉛などの
塩を加えることにより、各ガスに対して適切な感度を持
たせたり、応答速度を改善することができる。また、焼
成後に、シリカゾル、アルミナゾルを塗布しその後、再
焼成することにより、感応部6の機械機強度が高くな
る。 (2)Al2 3 をエチレングリコールを用いてペース
ト化し、ペースト状の感ガス材料をヒータ25及び芯線
20に塗布し、その後、エチルエキサン酸スズを20w
t%含んだエタノール溶液を含浸させ、焼成する。その
後、エチルエキサン酸スズを20wt%含んだエタノー
ル溶液を含浸させ焼成するという操作を数回繰り返すこ
とにより感応部6が形成される。ここにおいて、繰り返
し回数が多いほど感応部6の抵抗値が低くなるが感度は
変わらない。
It should be noted that P together with tin ethylexanate
By adding a noble metal catalyst such as t, Rh, or Au or a salt such as zinc chloride, it is possible to impart appropriate sensitivity to each gas and improve the response speed. Further, after firing, silica sol and alumina sol are applied, and then fired again, whereby the mechanical strength of the sensitive portion 6 is increased. (2) Al 2 O 3 is pasted using ethylene glycol, and a paste-like gas-sensitive material is applied to the heater 25 and the core wire 20, and then tin ethyl oxalate is added to the heater 20.
Impregnation with an ethanol solution containing t% and firing. Thereafter, the operation of impregnating with an ethanol solution containing 20 wt% of tin ethylexanoate and firing is repeated several times to form the sensitive portion 6. Here, the resistance value of the sensitive part 6 decreases as the number of repetitions increases, but the sensitivity does not change.

【0012】なお、白金などの貴金属塩の水溶液、塩化
亜鉛などの金属塩の水溶液を含浸させた後に焼成するこ
とにより、各ガスに対して適切な感度を持たせたり、応
答速度を改善することができる。また、焼成後に、シリ
カゾル、アルミナゾルを塗布しその後、再焼成すること
により、感応部6の機械的強度が高くなる。 (3)エチルエキサン酸スズを20wt%含んだエタノ
ール溶液5ccを1gのAl2 3 (アルミナ)に対し
て添加し、溶媒を蒸発させた後、焼成する。得られた粉
体をエチレングリコールを用いてペースト化し、ペース
ト状の粉体をヒータ25及び芯線20に塗布し、ヒータ
25に電圧を印加して感ガス材料を焼結させる。その
後、エチルエキサン酸スズの20wt%エタノール溶液
を含浸させ、焼成する。その後、エチルエキサン酸スズ
を20wt%含んだエタノール溶液を含浸させ焼成する
という操作を数回繰り返すことにより感応部6が形成さ
れる。
[0012] By impregnating with an aqueous solution of a noble metal salt such as platinum or an aqueous solution of a metal salt such as zinc chloride, and then sintering, it is possible to impart appropriate sensitivity to each gas or improve the response speed. Can be. Further, after firing, a silica sol or an alumina sol is applied and then refired, whereby the mechanical strength of the sensitive portion 6 is increased. (3) 5 cc of an ethanol solution containing 20% by weight of tin ethylexanoate is added to 1 g of Al 2 O 3 (alumina), and the solvent is evaporated, followed by firing. The obtained powder is pasted using ethylene glycol, the paste-like powder is applied to the heater 25 and the core wire 20, and a voltage is applied to the heater 25 to sinter the gas-sensitive material. After that, it is impregnated with a 20 wt% ethanol solution of tin ethylexanoate and fired. Thereafter, the operation of impregnating with an ethanol solution containing 20 wt% of tin ethylexanoate and firing is repeated several times to form the sensitive portion 6.

【0013】ところで、上述の(1)〜(3)において
は、担体6aとして、アルミナを用いているが、担体6
aはアルミナに限定されるものではなく、金属酸化物半
導体6bに比べて十分に大きな抵抗値を有していればよ
く、シリカ、酸化ジルコニウム、高温焼成した酸化錫な
どであってもよい。また、金属酸化物半導体6bも酸化
錫に限定されるものではなく、酸化インジウム、酸化タ
ングステン、酸化亜鉛などであってもよい。
In the above (1) to (3), alumina is used as the carrier 6a.
a is not limited to alumina, but may be any material having a sufficiently large resistance value as compared with the metal oxide semiconductor 6b, and may be silica, zirconium oxide, tin oxide fired at a high temperature, or the like. Further, the metal oxide semiconductor 6b is not limited to tin oxide, but may be indium oxide, tungsten oxide, zinc oxide, or the like.

【0014】また、上述の半導体ガスセンサSは感応部
6内にヒータ25を埋設した焼結体型ガスセンサである
が、焼結体型ガスセンサに限定されるものではなく、図
3に示すような平板型厚膜ガスセンサであってもよい。
図3に示す構成では、正方形のアルミナ基板1の裏面に
図3(b)に示すように電気抵抗測定用の一対の金電極
4A’,4B’及びヒータ用の一対の金電極2A,2B
を設け、金電極2A,2B間には酸化ルテニウムからな
るヒータ25’を形成している。また、表面にはスルー
ホールを利用して裏面の金電極4A’,4B’に接続さ
れた金電極4A,4Bを図3(a)に示すように設け、
金電極4A,4Bにわたるように厚膜の感応部6を設け
てある。ここで、感応部6は、上述のペースト状の粉体
を塗布して焼成することにより形成される。図3中の5
はリードワイヤを示す。
The above-mentioned semiconductor gas sensor S is a sintered body type gas sensor in which the heater 25 is embedded in the sensitive portion 6, but is not limited to the sintered body type gas sensor. It may be a membrane gas sensor.
In the configuration shown in FIG. 3, a pair of gold electrodes 4A 'and 4B' for measuring electric resistance and a pair of gold electrodes 2A and 2B for heater are provided on the back surface of the square alumina substrate 1 as shown in FIG.
And a heater 25 'made of ruthenium oxide is formed between the gold electrodes 2A and 2B. Also, gold electrodes 4A, 4B connected to the gold electrodes 4A ', 4B' on the back surface are provided on the front surface using through holes as shown in FIG.
A thick film sensitive portion 6 is provided so as to extend over the gold electrodes 4A and 4B. Here, the sensitive part 6 is formed by applying and baking the above-mentioned paste-like powder. 5 in FIG.
Indicates a lead wire.

【0015】本実施形態の半導体ガスセンサでは、感応
部6が、担体6aの表面に金属酸化物半導体6bを付着
して形成されているので、感応部6を厚膜または焼結体
にして機械的強度を高めた場合であってもガス検出に関
わる抵抗値変化は担体6aの表面に付着された金属酸化
物半導体6bによって支配されるから、感応部6を厚膜
にすることによって機械的強度を高めるとともに薄膜ガ
スセンサと同様に感度を高めることができ、しかも、感
応部6を厚膜または焼結体にすることによって従来の厚
膜型ガスセンサやバルク型ガスセンサと同様に耐湿性、
経時安定性、被毒ガスに対する耐久性を高めることがで
きる。
In the semiconductor gas sensor according to the present embodiment, since the sensitive portion 6 is formed by attaching the metal oxide semiconductor 6b to the surface of the carrier 6a, the sensitive portion 6 is formed as a thick film or a sintered body to provide a mechanical effect. Even when the strength is increased, the change in resistance value related to gas detection is governed by the metal oxide semiconductor 6b attached to the surface of the carrier 6a. The sensitivity can be increased as in the case of the thin film gas sensor. In addition, by forming the sensitive portion 6 into a thick film or a sintered body, the moisture resistance,
Stability with time and durability against poisoning gas can be improved.

【0016】(実施例1)本実施例では、上述の実施形
態で説明した(1)の方法において焼成時の感ガス材料
の温度を500℃として感応部6を形成したガスセンサ
を作製した。ここに、本実施例では、Al2 3 粒子が
担体6aを構成しており、担体6aの表面に酸化錫より
なる金属酸化物半導体6bが付着している。なお、本実
施例では、Al2 3 粒子としては、3000メッシュ
ないし300メッシュのものを用いている。
(Example 1) In this example, a gas sensor was formed in which the sensitive portion 6 was formed by setting the temperature of the gas-sensitive material at the time of firing to 500 ° C. in the method (1) described in the above embodiment. Here, in the present embodiment, the Al 2 O 3 particles constitute the carrier 6a, and the metal oxide semiconductor 6b made of tin oxide adheres to the surface of the carrier 6a. In the present embodiment, 3000 to 300 mesh Al 2 O 3 particles are used.

【0017】(実施例2)本実施例では、上述の実施形
態で説明した(1)の方法において焼成時の感ガス材料
の温度を500℃としてAl2 3 粒子よりなる担体6
aの表面にSnO 2 よりなる金属酸化物半導体6bを付
着した後、0.6mol/リットルの塩化亜鉛水溶液を
用いて亜鉛を添加して焼成することにより感応部6を形
成した焼結体型ガスセンサを作製した。なお、本実施例
では、Al2 3 粒子としては、3000メッシュない
し300メッシュのものを用いている。
(Embodiment 2) In this embodiment, the above-described embodiment
Gas-sensitive material at the time of firing in the method of (1) described in the above aspect
Temperature of 500 ° C and AlTwoOThreeCarrier 6 consisting of particles
SnO on the surface of a TwoMetal oxide semiconductor 6b
After wearing, 0.6 mol / l of zinc chloride aqueous solution
The sensitive part 6 is formed by adding zinc and firing.
The formed sintered body type gas sensor was manufactured. In this embodiment,
Then, AlTwoOThreeNo 3000 mesh as particles
And a mesh of 300 mesh is used.

【0018】(比較例1)SnO2 の粉体に50wt%
のアルミナを混合した粉体をエチレングリコールを用い
てペースト化し、ペースト状の感ガス材料をヒータ25
及び芯線20に塗布し、700℃で感ガス材料を焼結す
ることにより感応部を形成した一般的な焼結体型ガスセ
ンサを作製した。なお、基本構成は、実施例1と略同じ
であり、感応部6の構成が異なるだけである。
Comparative Example 1 50 wt% of SnO 2 powder
The powder obtained by mixing the alumina is converted into a paste by using ethylene glycol, and the paste-like gas-sensitive material is
Then, a general sintered body type gas sensor in which a sensitive portion was formed by applying a gas-sensitive material to the core wire 20 and sintering the gas-sensitive material at 700 ° C. was manufactured. Note that the basic configuration is substantially the same as that of the first embodiment, and only the configuration of the sensitive unit 6 is different.

【0019】(比較例2)平板状の絶縁性基板上にエチ
ルエキサン酸スズを20wt%含んだエタノール溶液を
塗布し500℃で焼成するという操作を4回繰り返して
感応部を形成した平板型の薄膜ガスセンサを作製した。
ここで、上述の実施例1、実施例2、比較例1、比較例
2の特性測定を行った結果について説明する。
(Comparative Example 2) A flat thin film having a sensitive portion formed by repeating an operation of applying an ethanol solution containing 20 wt% of tin ethylexanoate on a flat insulating substrate and firing at 500 ° C. four times. A gas sensor was manufactured.
Here, a description will be given of the results of measurement of the characteristics of Example 1 and Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 described above.

【0020】図4ないし図7は半導体ガスセンサの空気
中での感応部6の抵抗値Rsairに対するガス中での感応
部6の抵抗値Rs の割合(Rs /Rsair)を示し、図4
は実施例1を、図5は実施例2を、図6は比較例1を、
図7は比較例2を、それぞれ示す。また、図4ないし図
7中の横軸はガス濃度、縦軸はRs /Rsairであって、
各図中のイ(○)はH2 Sガスに対する測定結果を、ロ
(△)はCH3 SHガスに対する測定結果を、ハ(▼)
はC2 5 OHガスに対する測定結果を、それぞれ示
す。ここにおいて、Rs /Rsairは、同じガス濃度にお
いて値が小さいほど感度が高いことを示す。図4、図
5、図6、図7を比較することにより、実施例1、実施
例2の半導体ガスセンサは、比較例1、比較例2の半導
体ガスセンサに比べてH2 Sガス、CH3 SHガス、C
2 5 OHガスのいずれのガスについても感度が高いこ
とがわかった。
FIGS. 4 to 7 show the ratio (Rs / Rsair) of the resistance Rs of the sensitive part 6 in the gas to the resistance Rsair of the sensitive part 6 in the air of the semiconductor gas sensor.
5 shows Example 1, FIG. 5 shows Example 2, FIG. 6 shows Comparative Example 1,
FIG. 7 shows Comparative Example 2. 4 to 7, the horizontal axis represents gas concentration, and the vertical axis represents Rs / Rsair.
In each figure, a (○) indicates the measurement result for H 2 S gas, b (△) indicates the measurement result for CH 3 SH gas, and c (▼).
Shows the measurement results for C 2 H 5 OH gas, respectively. Here, the smaller the value of Rs / Rsair at the same gas concentration, the higher the sensitivity. By comparing FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7, the semiconductor gas sensors of Example 1 and Example 2 are H 2 S gas and CH 3 SH compared to the semiconductor gas sensors of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Gas, C
It was found that the sensitivity was high for any of the 2 H 5 OH gases.

【0021】図8及び図9は半導体ガスセンサの応答特
性図を示し、図8は実施例1を、図9は比較例1を、そ
れぞれ示す。また、図8及び図9の横軸は時間、縦軸は
ガス中での感応部6の抵抗値Rs であって、図8及び図
9の(a)はH2 Sガスに対する応答特性を、(b)は
CH3 SHガスに対する応答特性を、(c)はC2 5
OHガスに対する応答特性を、それぞれ示す。なお、応
答特性の測定温度は320℃一定とした。
8 and 9 show response characteristics of the semiconductor gas sensor.
8 shows Example 1, FIG. 9 shows Comparative Example 1, and FIG.
Shown respectively. 8 and 9, the horizontal axis is time, and the vertical axis is
FIG. 8 and FIG. 9 show the resistance value Rs of the sensitive part 6 in the gas.
9 (a) is HTwoThe response characteristics to S gas, (b)
CHThreeThe response characteristic to SH gas is shown in FIG.TwoH Five
The response characteristics to OH gas are shown respectively. In addition,
The measurement temperature of the response characteristics was kept constant at 320 ° C.

【0022】ここにおいて、図8及び図9それぞれの
(a)の抵抗値Rs の1回目の急激な変化(低下)は、
雰囲気を空気中からH2 Sガス濃度を0.3ppmとし
たことによるものであり、2回目の急激な変化(低下)
は、H2 Sガス濃度を0.3ppmから1ppmに変化
させたことによるものである。また、図8及び図9それ
ぞれの(b)の抵抗値Rs の1回目の急激な変化は、雰
囲気を空気中からCH3 SHガス濃度を0.3ppmと
したことによるものであり、2回目の急激な変化は、C
3 SHガス濃度を0.3ppmから1ppmに変化さ
せたことによるものである。
Here, the first rapid change (decrease) of the resistance value Rs in FIG. 8A and FIG.
This is because the atmosphere was changed from air to a H 2 S gas concentration of 0.3 ppm, and the second rapid change (decrease)
Is caused by changing the H 2 S gas concentration from 0.3 ppm to 1 ppm. The first rapid change in the resistance value Rs in (b) of each of FIGS. 8 and 9 is due to the change of the atmosphere from air to a CH 3 SH gas concentration of 0.3 ppm. The rapid change is C
This is because the H 3 SH gas concentration was changed from 0.3 ppm to 1 ppm.

【0023】また、図8及び図9それぞれの(c)の抵
抗値Rs の1回目の急激な変化は、雰囲気を空気中から
2 5 OHガス濃度を3ppmとしたことによるもの
であり、2回目の急激な変化は、C2 5 OHガス濃度
を3ppmから10ppmに変化させたことによるもの
である。図8及び図9を比較することにより、実施例1
の半導体ガスセンサは比較例1の半導体ガスセンサに比
べて抵抗値Rs の変化が急峻で応答性が速いことがわか
った。
The first rapid change of the resistance value Rs in FIG. 8C and FIG. 9C is caused by changing the atmosphere from air to a C 2 H 5 OH gas concentration of 3 ppm. The second rapid change is caused by changing the C 2 H 5 OH gas concentration from 3 ppm to 10 ppm. By comparing FIG. 8 and FIG.
It has been found that the semiconductor gas sensor of Example 1 has a steep change in the resistance value Rs and quicker response than the semiconductor gas sensor of Comparative Example 1.

【0024】図10は上述の実施例1、実施例2、比較
例1、比較例2それぞれの耐湿性を調べた結果を示すも
のであり、試験前後の抵抗値Rsair及びRs /Rsairを
比較したものである。なお、抵抗値Rs は、H2 Sガス
の濃度を1ppmとして測定した。ここにおいて、試験
の条件としては、雰囲気の温度を40℃一定とし、雰囲
気の相対湿度を90%一定として3日間放置することと
した。図10の測定結果から、実施例1、実施例2は、
比較例2に比べて試験前後における抵抗値Rsair及びR
s /Rsairそれぞれの変化率が小さく耐湿性及び耐被毒
ガス性に優れていることが確認された。
FIG. 10 shows the results of examining the moisture resistance of each of Examples 1 and 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The resistance values Rsair and Rs / Rsair before and after the test were compared. Things. The resistance value Rs was measured with the concentration of the H 2 S gas being 1 ppm. Here, as the test conditions, the temperature of the atmosphere was kept constant at 40 ° C., the relative humidity of the atmosphere was kept constant at 90%, and the test was left for 3 days. From the measurement results of FIG. 10, Example 1 and Example 2
Compared with Comparative Example 2, the resistance values Rsair and R
It was confirmed that the rate of change of each of s / Rsair was small and excellent in moisture resistance and poisoning gas resistance.

【0025】図11は実施例1、実施例2、比較例1、
比較例2それぞれについて、空気中での抵抗値Rsair及
び1ppmのH2 Sガス雰囲気中での抵抗値Rs の経時
変化を示すグラフであり、横軸は経過日数、縦軸は抵抗
値を示す。また、図11中ののイ(●)は実施例1の抵
抗値Rsairを、ロ(▲)は実施例2の抵抗値Rsairを、
ハ(○)は比較例1の抵抗値Rsairを、ニ(△)は比較
例2の抵抗値Rsairを、それぞれ示し、さらに、図11
中のホ(●)は実施例1の抵抗値Rs を、ヘ(▲)は実
施例2の抵抗値Rs を、ト(○)は比較例1の抵抗値R
s を、チ(△)は比較例2の抵抗値Rs を、それぞれ示
す。
FIG. 11 shows Example 1, Example 2, Comparative Example 1,
Comparative Example 2 are graphs showing changes with time of the resistance value Rs in a H 2 S gas atmosphere resistance Rsair and 1ppm in air, the horizontal axis represents elapsed days, and the vertical axis represents the resistance value. In FIG. 11, a (●) represents the resistance Rsair of the first embodiment, B (▲) represents the resistance Rsair of the second embodiment,
C indicates the resistance Rsair of Comparative Example 1, and D indicates the resistance Rsair of Comparative Example 2. Further, FIG.
E (●) shows the resistance value Rs of the first embodiment, F (▲) shows the resistance value Rs of the second embodiment, and G (○) shows the resistance value Rs of the first comparative example.
s and チ indicate the resistance Rs of Comparative Example 2, respectively.

【0026】図11において、空気中での抵抗値Rsair
の経時変化について比較すると、実施例1(イ)、実施
例2(ロ)は、従来の焼結体型ガスセンサである比較例
1(ハ)と同様に経時安定性が良く、平板型薄膜ガスセ
ンサである比較例2(ニ)に比べて経時安定性が高いこ
とが確認された。また、図11において、1ppmのH
2 Sガス雰囲気中での抵抗値Rs の経時変化について比
較すると、実施例1(ホ)、実施例2(ヘ)は、従来の
焼結体型ガスセンサである比較例1(ト)と同様に経時
安定性が良く、平板型薄膜ガスセンサである比較例2
(チ)に比べて経時安定性が高いことが確認された。
In FIG. 11, the resistance value Rsair in air is shown.
When comparing the changes over time, Examples 1 (a) and 2 (b) show good stability over time, similar to Comparative Example 1 (c), which is a conventional sintered body type gas sensor, and are flat plate type thin film gas sensors. It was confirmed that the stability with time was higher than that of Comparative Example 2 (d). In FIG. 11, 1 ppm of H
Comparing the change with time of the resistance value Rs in the 2 S gas atmosphere, the first embodiment (e) and the second embodiment (f) showed the same aging as the comparative example 1 (g) which is a conventional sintered body type gas sensor. Comparative Example 2 which has good stability and is a flat plate type thin film gas sensor
It was confirmed that the stability with time was higher than that of (h).

【0027】[0027]

【発明の効果】請求項1の発明は、金属酸化物半導体よ
りなる感応部に電気抵抗測定用の一対の電極を設けた半
導体ガスセンサであって、感応部は、酸化物粒子よりな
る担体の表面に前記金属酸化物半導体を付着して形成さ
れているので、酸化物粒子よりなる担体の表面に前記金
属酸化物半導体を付着して感応部を形成してあることに
より、感応部を厚膜にして機械的強度を高めた場合であ
ってもガス検出に関わる抵抗値変化は担体の表面に付着
された前記金属酸化物半導体によって支配されるから、
感応部を厚膜または焼結体にすることによって機械的強
度を高めるとともに薄膜ガスセンサと同様に感度を高め
ることができ、しかも、感応部を厚膜または焼結体にす
ることによって従来の厚膜型ガスセンサやバルク型ガス
センサと同様に耐湿性、経時安定性、被毒ガスに対する
耐久性を高めることができるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor gas sensor in which a pair of electrodes for measuring electric resistance is provided on a sensitive portion made of a metal oxide semiconductor, wherein the sensitive portion has a surface of a carrier made of oxide particles. Since the metal oxide semiconductor is attached to the carrier, the sensitive portion is formed by attaching the metal oxide semiconductor to the surface of the carrier made of oxide particles. Even if the mechanical strength is increased, the change in resistance value related to gas detection is governed by the metal oxide semiconductor attached to the surface of the carrier,
By making the sensitive part a thick film or sintered body, the mechanical strength can be increased and the sensitivity can be increased like a thin film gas sensor. As in the case of the type gas sensor and the bulk type gas sensor, there is an effect that moisture resistance, stability over time, and durability against poisoning gas can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態を示し、(a)は要部概略構成図、
(b)は(a)の要部Bの拡大図である。
FIGS. 1A and 1B show an embodiment, and FIG.
(B) is an enlarged view of a main part B of (a).

【図2】同上の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the above.

【図3】同上の他の構成を示し、(a)は表面側から見
た斜視図、(b)は裏面側から見た斜視図である。
3A and 3B show another configuration of the above, wherein FIG. 3A is a perspective view seen from the front side, and FIG. 3B is a perspective view seen from the back side.

【図4】実施例1の抵抗値変化のガス濃度依存性を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing a gas concentration dependency of a resistance value change in Example 1.

【図5】実施例2の抵抗値変化のガス濃度依存性を示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing the gas concentration dependency of a resistance value change in Example 2.

【図6】比較例1の抵抗値変化のガス濃度依存性を示す
グラフである。
FIG. 6 is a graph showing a gas concentration dependency of a resistance value change in Comparative Example 1.

【図7】比較例2の抵抗値変化のガス濃度依存性を示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing a gas concentration dependency of a resistance value change in Comparative Example 2.

【図8】実施例1の応答特性図である。FIG. 8 is a response characteristic diagram of the first embodiment.

【図9】比較例1の応答特性図である。FIG. 9 is a response characteristic diagram of Comparative Example 1.

【図10】上記各例の耐湿性の評価結果の比較図であ
る。
FIG. 10 is a comparison diagram of evaluation results of moisture resistance of each of the above examples.

【図11】上記各例の抵抗値の経時変化の測定結果を示
すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a measurement result of a temporal change in a resistance value of each of the above examples.

【図12】従来の薄膜ガスセンサの概略断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view of a conventional thin film gas sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 感応部 6a 担体 6b 金属酸化物半導体 20 芯線 201 ,202 ,203 リード線 25 ヒータ6 sensitive part 6a carrier 6b metal oxide semiconductor 20 core 20 1, 20 2, 20 3 leads 25 heater

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属酸化物半導体よりなる感応部に電気
抵抗測定用の一対の電極を設けた半導体ガスセンサであ
って、感応部は、酸化物粒子よりなる担体の表面に前記
金属酸化物半導体を付着して形成されて成ることを特徴
とする半導体ガスセンサ。
1. A semiconductor gas sensor comprising a sensitive portion made of a metal oxide semiconductor and a pair of electrodes for measuring electric resistance provided on a sensitive portion made of a metal oxide semiconductor. A semiconductor gas sensor formed by being attached.
【請求項2】 前記金属酸化物半導体は前記担体に担持
されて成ることを特徴とする請求項1記載の半導体ガス
センサ。
2. The semiconductor gas sensor according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor is supported on the carrier.
【請求項3】 前記金属酸化物半導体は前記担体の表面
を覆うように形成されて成ることを特徴とする請求項1
記載の半導体ガスセンサ。
3. The method according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor is formed so as to cover a surface of the carrier.
A semiconductor gas sensor as described in the above.
【請求項4】 前記酸化物粒子は、前記金属酸化物半導
体の電気抵抗よりも十分に大きな電気抵抗を有する粒子
であることを特徴とする請求項1ないし請求項3記載の
半導体ガスセンサ。
4. The semiconductor gas sensor according to claim 1, wherein the oxide particles are particles having an electric resistance sufficiently larger than an electric resistance of the metal oxide semiconductor.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007064908A (en) * 2005-09-02 2007-03-15 Ritsumeikan Semiconductor type thin film gas sensor
JPWO2006011202A1 (en) * 2004-07-28 2008-07-31 エフアイエス株式会社 Semiconductor gas sensor
JP2009300107A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Kobe Univ Substrate-type gas detection element and method for manufacturing constituent particles of gas responding layer
JP2012522242A (en) * 2009-03-31 2012-09-20 インダストリアル コーペレーション ファウンデーション チョンブク ナショナル ユニバーシティー Thin film type highly active gas sensor using core-shell structured composite nanoparticles as sensor material and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006011202A1 (en) * 2004-07-28 2008-07-31 エフアイエス株式会社 Semiconductor gas sensor
JP2007064908A (en) * 2005-09-02 2007-03-15 Ritsumeikan Semiconductor type thin film gas sensor
JP2009300107A (en) * 2008-06-10 2009-12-24 Kobe Univ Substrate-type gas detection element and method for manufacturing constituent particles of gas responding layer
JP2012522242A (en) * 2009-03-31 2012-09-20 インダストリアル コーペレーション ファウンデーション チョンブク ナショナル ユニバーシティー Thin film type highly active gas sensor using core-shell structured composite nanoparticles as sensor material and method for producing the same

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