JPS59184847A - ガスセンサ組成物 - Google Patents
ガスセンサ組成物Info
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- JPS59184847A JPS59184847A JP5863483A JP5863483A JPS59184847A JP S59184847 A JPS59184847 A JP S59184847A JP 5863483 A JP5863483 A JP 5863483A JP 5863483 A JP5863483 A JP 5863483A JP S59184847 A JPS59184847 A JP S59184847A
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- Japan
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- gas sensor
- gas
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は−Ｊｊスを感知する半導体式カスセンサ組成物
に関する。
に関する。
従来、半導体式ガスセンサ組成物として使用されてきた
のは８ｎＯＺｎＯＬａＮｉＯ３１どであハ ２す る。こわ７ら組成物は表面にカスが接触すると抵抗値が
大きく変化する特性を有し、これを利用して半導体式ガ
スセンサに使用されてきた。しかし、これらの組成物は
ガスに対する感度は高いが、経時変化が大きく、耐湿性
が悪く、腐食ガスに対し／ て経時変化が著しく大きい等の欠点がある。
のは８ｎＯＺｎＯＬａＮｉＯ３１どであハ ２す る。こわ７ら組成物は表面にカスが接触すると抵抗値が
大きく変化する特性を有し、これを利用して半導体式ガ
スセンサに使用されてきた。しかし、これらの組成物は
ガスに対する感度は高いが、経時変化が大きく、耐湿性
が悪く、腐食ガスに対し／ て経時変化が著しく大きい等の欠点がある。
本発明の目的は、このような欠点をなくし、半導体式ガ
スセンサ組成物として高い感度を持ち、特性的に安定で
、経時変化か少なく、耐湿性がよく、腐食ガスにも安定
な特性を持つ組成物を提供することにある。
スセンサ組成物として高い感度を持ち、特性的に安定で
、経時変化か少なく、耐湿性がよく、腐食ガスにも安定
な特性を持つ組成物を提供することにある。
本発明によれば、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化タング
ステン、および酸化亜鉛のうちから選ばれた少くとも１
種類の酸化物粉末７０〜９９．５重量受と、五酸化ハナ
／ウム０，５〜１０重量係と、ガラス２５〜２９．５重
量係とを含む組成物が提供される：。
ステン、および酸化亜鉛のうちから選ばれた少くとも１
種類の酸化物粉末７０〜９９．５重量受と、五酸化ハナ
／ウム０，５〜１０重量係と、ガラス２５〜２９．５重
量係とを含む組成物が提供される：。
この組成物は、特性の経時変化か少なく、腐食性ガスに
も安定で、耐湿性がよい。
も安定で、耐湿性がよい。
酸化物材料としての酸化スズ、酸化ニッケル、酸化タン
グステン、酸化亜鉛は、半導体式ガスセンサ組成物とし
て公知である。これら酸化物材料は、ガスに対する感度
は高いが、経時変化か大きく、耐湿性が悪く、安定な特
性が得られない。さらに、雰囲気ガスによる特性変化か
大きく、■■２Ｓを含んだ環境地から放出されるカス、
自動車の排気ガス等に含まれるＮＯ２やＳ０２なとのガ
スによって特に経時特性か大きく変化する。
グステン、酸化亜鉛は、半導体式ガスセンサ組成物とし
て公知である。これら酸化物材料は、ガスに対する感度
は高いが、経時変化か大きく、耐湿性が悪く、安定な特
性が得られない。さらに、雰囲気ガスによる特性変化か
大きく、■■２Ｓを含んだ環境地から放出されるカス、
自動車の排気ガス等に含まれるＮＯ２やＳ０２なとのガ
スによって特に経時特性か大きく変化する。
本発明によす■２０５を添加することにより、腐食性ガ
スによる特性の変化が抑止され、耐湿性が改善され、経
時変化が小となる。添加量が０５重量％未満では添加の
効果がなく、１０重量％を超えるとガス感度が低下する
。
スによる特性の変化が抑止され、耐湿性が改善され、経
時変化が小となる。添加量が０５重量％未満では添加の
効果がなく、１０重量％を超えるとガス感度が低下する
。
ガラスを添加することにより、特性の安定化、特に再現
性を改善することができる。添加量２．５重量係未満で
は添加の効果かなく、２９．５重量係を超えるとガス感
度が低下する。
性を改善することができる。添加量２．５重量係未満で
は添加の効果かなく、２９．５重量係を超えるとガス感
度が低下する。
ガラスとしては種々のものか適用できるが、特に、硼珪
酸鉛系、硼珪酸亜鉛系、珪酸アルカリ系、ＣａＯ−Ｚｎ
０−ｐｂｏ−’ｒｉｏ −５ｉｏ 系が適しテいる。
酸鉛系、硼珪酸亜鉛系、珪酸アルカリ系、ＣａＯ−Ｚｎ
０−ｐｂｏ−’ｒｉｏ −５ｉｏ 系が適しテいる。
２
ガラスとして無定形のＳ ｒ ０２、Ｓ ｎ ０２、Ａ
ｌ２Ｏ３などの酸化物を使用しても同様の効果が得られ
る。さらに、ダス濃度を変えたり、ガス応答時間を制御
したり、素子の焼結を制御する目的のために金属や金属
酸化物を微量添加することも可能である。
ｌ２Ｏ３などの酸化物を使用しても同様の効果が得られ
る。さらに、ダス濃度を変えたり、ガス応答時間を制御
したり、素子の焼結を制御する目的のために金属や金属
酸化物を微量添加することも可能である。
このような添加を行っても、所期の本発明の効果が得ら
れる。
れる。
以上に述べた如く本発明のガスセンサ組成物は経時変化
が少なく、耐湿性かよく、腐食性ガスの影響がなく、他
の感温材料との併用、汎用が可能である。
が少なく、耐湿性かよく、腐食性ガスの影響がなく、他
の感温材料との併用、汎用が可能である。
以下、本発明を実施例を示す添付図面を参照して詳述す
る。
る。
実施例 １
第１図はガスセンサ素子の実施例を示し、１はアルミナ
基板で純度９６係であり、基板１の裏面に白金ペースト
を使用して加熱ヒータパターンを印刷する。これを乾燥
後、アルミナ基板表面に同じく白金ペースト□を使用し
て下部電極を印刷する。
基板で純度９６係であり、基板１の裏面に白金ペースト
を使用して加熱ヒータパターンを印刷する。これを乾燥
後、アルミナ基板表面に同じく白金ペースト□を使用し
て下部電極を印刷する。
これを乾燥し、電気炉を使用して１２００℃、２時間で
焼成し、白金ヒータ２、下部電極６を形成する。下部電
極６の上にセンサ材料として５１１０２、■２０５オヨ
びＣａ ＯＺ’ｎ ０−Ｐｂ ＯＥ’＋ ０２ ８ ＋
０２系ガラスを第１表に示す組成に従って所定量秤量
して混合し、ペースト状としだものを印刷する。
焼成し、白金ヒータ２、下部電極６を形成する。下部電
極６の上にセンサ材料として５１１０２、■２０５オヨ
びＣａ ＯＺ’ｎ ０−Ｐｂ ＯＥ’＋ ０２ ８ ＋
０２系ガラスを第１表に示す組成に従って所定量秤量
して混合し、ペースト状としだものを印刷する。
乾燥後、ベルト炉を使用して最高温度９００ ℃で１０
分間焼成して、ガスセンサ組成物の層４を形成する。ガ
スセンサ組成物の層４の上面に上部電極５を下部電極６
と同様にして設けてガスセンサを得る。
分間焼成して、ガスセンサ組成物の層４を形成する。ガ
スセンサ組成物の層４の上面に上部電極５を下部電極６
と同様にして設けてガスセンサを得る。
第１表にはガスセンサの特性値を併ぜて示しであるが、
各組成での試料数は約１０個であり、特性値は約１０個
の試料の平均値である。試験条件として、ヒータ電圧６
，０■を印加してセンサ温度を約４ＱＯ℃に加熱した状
態で特性値を求めた。メタンカス感度は、メタンカス１
０００ ｒ）Ｉ）ｍのカス中に七／すを入れたときの抵
抗の変化率を示し、この変化率の高いものほど検出感度
が高い。
各組成での試料数は約１０個であり、特性値は約１０個
の試料の平均値である。試験条件として、ヒータ電圧６
，０■を印加してセンサ温度を約４ＱＯ℃に加熱した状
態で特性値を求めた。メタンカス感度は、メタンカス１
０００ ｒ）Ｉ）ｍのカス中に七／すを入れたときの抵
抗の変化率を示し、この変化率の高いものほど検出感度
が高い。
抵抗の経時変化率はヒータ電圧６．０■を印加してセン
サの温度を約４００℃に加熱した状態で１０００時間放
置後の抵抗の変化率を求めたものであり、この値が小さ
いほど特性が安定していることを示す。
サの温度を約４００℃に加熱した状態で１０００時間放
置後の抵抗の変化率を求めたものであり、この値が小さ
いほど特性が安定していることを示す。
腐食性ガスとして示す項は５Ｏ２１ｐｐ１１′１のガス
中に１００時間放置後の抵抗を測定して変化率を求めた
ものであり、この値が小さいほと特性が安定している。
中に１００時間放置後の抵抗を測定して変化率を求めた
ものであり、この値が小さいほと特性が安定している。
なお、ガラスの組成はＺｎＯ２：５重量係、Ｐｂ、０：
５重量係、ＣａＯ： １６重量％、５１０２：４５重量
％、Ａｌ２Ｏ３：１６重量％、’１１．”＋０２．１６
重量％とした。
５重量係、ＣａＯ： １６重量％、５１０２：４５重量
％、Ａｌ２Ｏ３：１６重量％、’１１．”＋０２．１６
重量％とした。
第１表において、Ｎα１．２．６．６．１０．１２はメ
タンガス感度は高いが、抵抗の経時変化が大きく、腐食
性ガスに対する抵抗の経時変化率も著しく犬である。本
発明はこれらを除外する組成範囲を限定するものであっ
て第、２表に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各点（第２図に三角
図として示す。）によって限界される。
以下余白第 １ 表 第 ２ 表 第１表においてＮα４．５．７．８．９．１１．１６〜
１６は本発明による組成物であり、メタンガスに対して
十分な感度を持ち、経時変化が少く、腐食性ガスに対す
る特性も良好であり、特性の再現性も優れていることが
判る。
タンガス感度は高いが、抵抗の経時変化が大きく、腐食
性ガスに対する抵抗の経時変化率も著しく犬である。本
発明はこれらを除外する組成範囲を限定するものであっ
て第、２表に示すＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各点（第２図に三角
図として示す。）によって限界される。
以下余白第 １ 表 第 ２ 表 第１表においてＮα４．５．７．８．９．１１．１６〜
１６は本発明による組成物であり、メタンガスに対して
十分な感度を持ち、経時変化が少く、腐食性ガスに対す
る特性も良好であり、特性の再現性も優れていることが
判る。
なお湿度２５〜９０％において抵抗変化は±４係以下で
あり、耐湿性はよい。
あり、耐湿性はよい。
また、表中の特性再現性は抵抗の経時変化率について、
約１０個の試料のばらつきの割合が±ｘ％以内というこ
とを示すもので、、約１０個の試料について、（（最大
（小）値／平均値）−平均値）×１００で求めた数値で
ある。
約１０個の試料のばらつきの割合が±ｘ％以内というこ
とを示すもので、、約１０個の試料について、（（最大
（小）値／平均値）−平均値）×１００で求めた数値で
ある。
実施例 ２
Ｗｏ ７０〜９９．５重量％、■２０．０．５〜１０重
量係、ろ ガラス２．５〜２９．５重量％から成る組成物を使用し
て前述した実施例１の場合と同様にしてガスセンサ素子
を形成した。諸特性を第６表に示すか、実施例１と同様
な効果が得られた。
量係、ろ ガラス２．５〜２９．５重量％から成る組成物を使用し
て前述した実施例１の場合と同様にしてガスセンサ素子
を形成した。諸特性を第６表に示すか、実施例１と同様
な効果が得られた。
実施例 ３
Ｎ ＋ ０３７ Ｑ〜９９．５重量％、■２０．０．５
〜１０重量係、ガラス２．５〜２９５重量ヂから成る組
成物を使用して実施例１と同様にしてガスセッサ素子を
形成した。諸特性を第４表に示す。
〜１０重量係、ガラス２．５〜２９５重量ヂから成る組
成物を使用して実施例１と同様にしてガスセッサ素子を
形成した。諸特性を第４表に示す。
第５表、第４表に示すように実施例１のＳｎＯ２をＷＯ
３、Ｎ ＋ ０３に代えても酸化物半導体、■２０５、
ガラスの混合割合が第２図に示す三角図のＡ〜１〕の４
点を頂点とする四角形に四捷れた範囲にあれは、実施例
１と同様に十分なメタンガス感度を持ち、抵抗の経時変
化４％以下、腐食ガスにおける抵抗の経時変化ろ係以下
、特性再現性４係以下の優れたガスセンサが得られた。
３、Ｎ ＋ ０３に代えても酸化物半導体、■２０５、
ガラスの混合割合が第２図に示す三角図のＡ〜１〕の４
点を頂点とする四角形に四捷れた範囲にあれは、実施例
１と同様に十分なメタンガス感度を持ち、抵抗の経時変
化４％以下、腐食ガスにおける抵抗の経時変化ろ係以下
、特性再現性４係以下の優れたガスセンサが得られた。
なお、実施例１における組成物に、Ｐｄ４ｊたはＰｉ粉
宋を０．５〜５重量係加えて実施例１と同様に第
６ 表 第 ４ 表 してガスセンサ素子を形成しだが、諸特性は実施例１と
ほに同様であった。
宋を０．５〜５重量係加えて実施例１と同様に第
６ 表 第 ４ 表 してガスセンサ素子を形成しだが、諸特性は実施例１と
ほに同様であった。
実施例 ４
Ｓ ｎ ０２８６重量係、■２０．４重量係、ガラス１
０重量係とし、ガラスをＮα２９、ホウケイ酸鉛亜鉛系
（ｐｂｏ ５４重量係、８１０２３５重量係、１３２０
３１１重量％）；Ｎ［Ｌ３０ホウケイ酸鉛亜鉛系（Ｚｎ
０１５重量係、ＰｂＯ２［］重量係、Ａ１２０６１０重
量％）；Ｎａ３１ケイ酸アルカリ系（Ｓｊ＋ ０２６２
重量係、Ａ１２０３２重量係、Ｃａ０６重量係、Ｍｇ０
５重量係、Ｎ ａ ２０３重量係、１ぐ、０１０重量係
、８１０８重＠係、Ｂ；＋０４重量係）として実施例１
と同様Ｋ してセンサを作成して緒特性を測定した結果
を第５表に示す。
０重量係とし、ガラスをＮα２９、ホウケイ酸鉛亜鉛系
（ｐｂｏ ５４重量係、８１０２３５重量係、１３２０
３１１重量％）；Ｎ［Ｌ３０ホウケイ酸鉛亜鉛系（Ｚｎ
０１５重量係、ＰｂＯ２［］重量係、Ａ１２０６１０重
量％）；Ｎａ３１ケイ酸アルカリ系（Ｓｊ＋ ０２６２
重量係、Ａ１２０３２重量係、Ｃａ０６重量係、Ｍｇ０
５重量係、Ｎ ａ ２０３重量係、１ぐ、０１０重量係
、８１０８重＠係、Ｂ；＋０４重量係）として実施例１
と同様Ｋ してセンサを作成して緒特性を測定した結果
を第５表に示す。
第５表から、カラスの種類が異ってもメタンガス感度は
変わらず、抵抗の経時変化、腐食性ガスの抵抗、の経時
変化、再現性について木質的な差のないことが判る。
変わらず、抵抗の経時変化、腐食性ガスの抵抗、の経時
変化、再現性について木質的な差のないことが判る。
第 ５ 表
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の組成物を用いて作成したガス
センサは、特性の経時安定性が優れている。特に腐食性
ガスによる特性の経時変化が小さい。゛したがって、腐
食性ガスを含んだ環境下で使用してもほとんど特性が変
化せず、再現性のよい特性が得られる。特に、従来品と
比較して大幅に信頼性が高いガスセンサを得ることがで
きる。
センサは、特性の経時安定性が優れている。特に腐食性
ガスによる特性の経時変化が小さい。゛したがって、腐
食性ガスを含んだ環境下で使用してもほとんど特性が変
化せず、再現性のよい特性が得られる。特に、従来品と
比較して大幅に信頼性が高いガスセンサを得ることがで
きる。
第１図は本発明によって作成したガスセンサの構造を示
す、部分的に切除した斜視図、第２図は本発明による組
成物の三角図である。 １・・・基板 ２・・ヒータ６・・下部電
極 ４・・・ガスセンサ組成物の層 ５・・上部電極 代理人弁理士 中村純之助 ヤ１ 仮□ ｖ２０ｓ （ｗノンイノ
す、部分的に切除した斜視図、第２図は本発明による組
成物の三角図である。 １・・・基板 ２・・ヒータ６・・下部電
極 ４・・・ガスセンサ組成物の層 ５・・上部電極 代理人弁理士 中村純之助 ヤ１ 仮□ ｖ２０ｓ （ｗノンイノ
Claims (1)
- 酸化スズ、酸化ニッケル、酸化タングステンおよび酸化
亜鉛のうちから選ばれた少くとも１種類の酸化物粉下７
０〜９９．５重量係と、五酸化バナジウム０．５〜１０
重量係と、ガラス２．５〜２９．５重量裂゛と、を含む
混合物を材料としたことを特徴とするガスセンサ組成物
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5863483A JPS59184847A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | ガスセンサ組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5863483A JPS59184847A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | ガスセンサ組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59184847A true JPS59184847A (ja) | 1984-10-20 |
Family
ID=13090011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5863483A Pending JPS59184847A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | ガスセンサ組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59184847A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0257818A (ja) * | 1988-08-22 | 1990-02-27 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | 燃焼状態監視装置 |
| WO2001086258A2 (en) * | 2000-05-05 | 2001-11-15 | Midwest Research Institute | Pd/ni-wo3 anodic double layer colormetric gas sensor |
| US9869025B2 (en) | 2013-05-23 | 2018-01-16 | Byd Company Limited | Doped tin oxide and method for selective metallization of insulating substrate |
| CN113224362A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种以介孔钛铬氮为载体材料负载Pt纳米粒子的H2S气体传感器及其制备方法 |
-
1983
- 1983-04-05 JP JP5863483A patent/JPS59184847A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0257818A (ja) * | 1988-08-22 | 1990-02-27 | Nemoto Tokushu Kagaku Kk | 燃焼状態監視装置 |
| WO2001086258A2 (en) * | 2000-05-05 | 2001-11-15 | Midwest Research Institute | Pd/ni-wo3 anodic double layer colormetric gas sensor |
| WO2001086258A3 (en) * | 2000-05-05 | 2002-03-28 | Midwest Research Inst | Pd/ni-wo3 anodic double layer colormetric gas sensor |
| US9869025B2 (en) | 2013-05-23 | 2018-01-16 | Byd Company Limited | Doped tin oxide and method for selective metallization of insulating substrate |
| CN113224362A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-06 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种以介孔钛铬氮为载体材料负载Pt纳米粒子的H2S气体传感器及其制备方法 |
| CN113224362B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-05-27 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种以介孔钛铬氮为载体材料负载Pt纳米粒子的H2S气体传感器及其制备方法 |
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