JPS587554A - ガス検出素子の動作方法 - Google Patents
ガス検出素子の動作方法Info
- Publication number
- JPS587554A JPS587554A JP10679781A JP10679781A JPS587554A JP S587554 A JPS587554 A JP S587554A JP 10679781 A JP10679781 A JP 10679781A JP 10679781 A JP10679781 A JP 10679781A JP S587554 A JPS587554 A JP S587554A
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- temperature
- gas
- metallic oxide
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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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】
本発明は、金属酸化物薄膜抵抗体を感応部として有する
ガス検出素子の動作方法に関し、特に感応部加熱用ヒー
ターの特性を安定化することを目的する。
ガス検出素子の動作方法に関し、特に感応部加熱用ヒー
ターの特性を安定化することを目的する。
酸化物半導体、特にＺｎＯ、ＳｎＯ２，Ｔ ｉｏ２を主
体とした金属酸化物の焼結体ないし厚膜素子を感応部と
して有するガス検出素子が開発されているが。
体とした金属酸化物の焼結体ないし厚膜素子を感応部と
して有するガス検出素子が開発されているが。
感応部に酸化物薄膜を用いた場合にはさらに高感度と応
答性のよさが特長となるものと期待されている。その場
合、機械的な強度のない酸化物膜を一定温度に精度よく
保つ必要があり、そのための方法として、従来、例えば
以下に説明するような方法がある。なおここで通常用い
られているガス検出素子について第１図を用い説明する
。図において１は絶縁性のセラミック板であり、例えば
厚さ０．５ミリのアルミナ板などを使用している。２は
ヒータであり、ＲｕＯ２の粉末にガラス粉末（約６５０
’Ｃで軟化）および少量の添加物を配合したものをス
クリーン印刷法で印刷後焼成することＫより形成したも
のである。ヒータ２の両端部には外部から電力供給が膜
面に対し均一に行なわれるようにするため、抵抗の低い
材料より成る電極部３．３′が印刷焼成され、ここにリ
ード線（図示せず）が接続される。ヒーター２の抵抗値
の制御のためヒータ材料にはパラジウムや銀の微粉末が
分散されている。これらのヒーター２および電極凱ゴは
約８００°Ｃの温度で空気中で焼結される。薄膜抵抗体
よりなるガス感応膜６は５Ｋ１０２を反応性スバッタ法
で付着させて形成する。厚みは１ｏｏＷｊＬ〜４００１
１Ｂである。ＳｎＯ２を付着させて感応膜６を形成する
前に、金を約３００８の厚さに蒸着して抵抗値測定用の
電極端子４，４′としている。
答性のよさが特長となるものと期待されている。その場
合、機械的な強度のない酸化物膜を一定温度に精度よく
保つ必要があり、そのための方法として、従来、例えば
以下に説明するような方法がある。なおここで通常用い
られているガス検出素子について第１図を用い説明する
。図において１は絶縁性のセラミック板であり、例えば
厚さ０．５ミリのアルミナ板などを使用している。２は
ヒータであり、ＲｕＯ２の粉末にガラス粉末（約６５０
’Ｃで軟化）および少量の添加物を配合したものをス
クリーン印刷法で印刷後焼成することＫより形成したも
のである。ヒータ２の両端部には外部から電力供給が膜
面に対し均一に行なわれるようにするため、抵抗の低い
材料より成る電極部３．３′が印刷焼成され、ここにリ
ード線（図示せず）が接続される。ヒーター２の抵抗値
の制御のためヒータ材料にはパラジウムや銀の微粉末が
分散されている。これらのヒーター２および電極凱ゴは
約８００°Ｃの温度で空気中で焼結される。薄膜抵抗体
よりなるガス感応膜６は５Ｋ１０２を反応性スバッタ法
で付着させて形成する。厚みは１ｏｏＷｊＬ〜４００１
１Ｂである。ＳｎＯ２を付着させて感応膜６を形成する
前に、金を約３００８の厚さに蒸着して抵抗値測定用の
電極端子４，４′としている。
さて以上のような構成のガス検出素子を動作させるにあ
たってはガス感応膜５をヒータ２により加熱することが
行なわれるが、その場合の加熱温度は感応膜表面での種
々のガスの吸脱着において膜の抵抗が安定し、しかも被
検ガスに対しても高感度となる温度が用いられる。例え
ば感応膜の表面からの吸着水分の離脱温度以上に加熱す
ることが望ましい。空気中のＮＯエガスの検出用のＳＯ
膜を用いたガス検知素子では加熱温度として２６０°Ｃ
が適しているとされている。またスパッタ後のアニール
を４００″Ｃ以下としており、このアニール温度より十
分低温での動作が選択されたものと考えられる。さらに
この種のヒーター特性が低温動作を必要とすることから
加熱温度として２５０゛Ｃが適しているものとされたの
ではないかと考えられる。
たってはガス感応膜５をヒータ２により加熱することが
行なわれるが、その場合の加熱温度は感応膜表面での種
々のガスの吸脱着において膜の抵抗が安定し、しかも被
検ガスに対しても高感度となる温度が用いられる。例え
ば感応膜の表面からの吸着水分の離脱温度以上に加熱す
ることが望ましい。空気中のＮＯエガスの検出用のＳＯ
膜を用いたガス検知素子では加熱温度として２６０°Ｃ
が適しているとされている。またスパッタ後のアニール
を４００″Ｃ以下としており、このアニール温度より十
分低温での動作が選択されたものと考えられる。さらに
この種のヒーター特性が低温動作を必要とすることから
加熱温度として２５０゛Ｃが適しているものとされたの
ではないかと考えられる。
一般に感応膜加熱用のヒータは低温では安定であるが温
度が高いと抵抗変化を示し長時間の経過ののち安定化す
る。その−例を第２図に示す様に、安定化するのに数百
時間を必要とする。上記抵抗の変化が温度だけによるの
でないことは、ヒータを電気炉内で加熱した場合には抵
抗の変化がないことからも明らかである。原因はヒータ
構成材料に配合されている添加物やガラス成分の一部が
、ヒータに電流が流されることにより、ヒータ内を移動
することによる。したがって、このような現象の終るの
を早めるような手段を講じることが必要となる。本発明
は以上のような観点にたってなされたもので、ガス検出
の動作をさせるに先立って適切な条件のもとてエージン
グを行なうことによりヒータの特性を安定化しようとす
るものである。
度が高いと抵抗変化を示し長時間の経過ののち安定化す
る。その−例を第２図に示す様に、安定化するのに数百
時間を必要とする。上記抵抗の変化が温度だけによるの
でないことは、ヒータを電気炉内で加熱した場合には抵
抗の変化がないことからも明らかである。原因はヒータ
構成材料に配合されている添加物やガラス成分の一部が
、ヒータに電流が流されることにより、ヒータ内を移動
することによる。したがって、このような現象の終るの
を早めるような手段を講じることが必要となる。本発明
は以上のような観点にたってなされたもので、ガス検出
の動作をさせるに先立って適切な条件のもとてエージン
グを行なうことによりヒータの特性を安定化しようとす
るものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
まずここで発明者の研究の結果によると、素子のＮＯ２
に対するガス感度、応答性、特性の安定性などを総合的
に判断した場合、素子の加熱温度は３ ｓ ｏ ’Ｃ以
上が良いことがわかった。他方、これらの特性との関連
において、スパッタにより形成された感応膜のアニール
温度も従来多くの報告にある４００°Ｃ以下よりはｅｏ
ｏ”ｃの方が良い結果を与えることがわかった。
に対するガス感度、応答性、特性の安定性などを総合的
に判断した場合、素子の加熱温度は３ ｓ ｏ ’Ｃ以
上が良いことがわかった。他方、これらの特性との関連
において、スパッタにより形成された感応膜のアニール
温度も従来多くの報告にある４００°Ｃ以下よりはｅｏ
ｏ”ｃの方が良い結果を与えることがわかった。
以上のような知見をもとに、ヒータのエージング条件を
定めた。なおここで従来は第２図に示すようにアニール
温度が低いため、エージング時の最高温度は４００°Ｃ
以下にせざるを得なかった。
定めた。なおここで従来は第２図に示すようにアニール
温度が低いため、エージング時の最高温度は４００°Ｃ
以下にせざるを得なかった。
その場合使用温度より約１００°Ｃ低温の温度に限定さ
れてしまった。しかし発明者の研究結果ではアニール温
度を６００″Ｃとすることができることから、エージン
グ時の最高温度をｅ ｏ ｏ ’Ｃにあげることができ
、動作温度も高温にすることができることが分った。
れてしまった。しかし発明者の研究結果ではアニール温
度を６００″Ｃとすることができることから、エージン
グ時の最高温度をｅ ｏ ｏ ’Ｃにあげることができ
、動作温度も高温にすることができることが分った。
種々検討の結果、始めに２３０ ｍ Ａの電流を流して
素子の温度をｓａｏ’ｃ〜ｅ ｏ ｏ ’Ｃの間に保ち
、約１５時間のエージング処理をしたのち、１８０〜１
９０ｍＡの電流を流すことにより３２５°Ｃで安定に動
作させることができた。
素子の温度をｓａｏ’ｃ〜ｅ ｏ ｏ ’Ｃの間に保ち
、約１５時間のエージング処理をしたのち、１８０〜１
９０ｍＡの電流を流すことにより３２５°Ｃで安定に動
作させることができた。
このエージング処理後の安定な動作温度範囲は３６０°
Ｃ以下であり、当然２ ｔｓ ｏ ”Ｃでも安定に動作
させることができる。
Ｃ以下であり、当然２ ｔｓ ｏ ”Ｃでも安定に動作
させることができる。
なお以上の実施例では６６０〜６００″Ｃの範囲でエー
ジングを行なったが、測定するガスによっても素子温度
が変わり、その場合のエージングの温度は３５０〜６０
０°Ｃの・範囲から選択すれば良い。
ジングを行なったが、測定するガスによっても素子温度
が変わり、その場合のエージングの温度は３５０〜６０
０°Ｃの・範囲から選択すれば良い。
以上のように本発明によると加熱用ヒータの特性を安定
化し、さらには素子の動作温度を高めることが可能とな
る。
化し、さらには素子の動作温度を高めることが可能とな
る。
第１図はガス検出素子の断面図、第２図はガス検出素子
を構成するヒータの抵抗経時変化を示す図である。 １・・・・・・セラミック板、２・・・・・・ヒータ、
４＠・・・・・電極端子、６・・・・・・感応膜。
を構成するヒータの抵抗経時変化を示す図である。 １・・・・・・セラミック板、２・・・・・・ヒータ、
４＠・・・・・電極端子、６・・・・・・感応膜。
Claims (1)
- 絶縁性基板上に、金属酸化物薄膜抵抗体よりなるガス感
応体と１通電により発熱して上記感応体を加熱する抵抗
発熱体とを設けたガス検出素子を動作させるに先立ち、
上記抵抗発熱体を発熱させて３５０〜６００ ’Ｃの温
度範囲に１６時間以上保ちエージングすることを特徴と
するガス検出素子の動作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10679781A JPS587554A (ja) | 1981-07-07 | 1981-07-07 | ガス検出素子の動作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10679781A JPS587554A (ja) | 1981-07-07 | 1981-07-07 | ガス検出素子の動作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS587554A true JPS587554A (ja) | 1983-01-17 |
Family
ID=14442870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10679781A Pending JPS587554A (ja) | 1981-07-07 | 1981-07-07 | ガス検出素子の動作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS587554A (ja) |
-
1981
- 1981-07-07 JP JP10679781A patent/JPS587554A/ja active Pending
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