JPS6122256B2 - - Google Patents
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- JPS6122256B2 JPS6122256B2 JP5300380A JP5300380A JPS6122256B2 JP S6122256 B2 JPS6122256 B2 JP S6122256B2 JP 5300380 A JP5300380 A JP 5300380A JP 5300380 A JP5300380 A JP 5300380A JP S6122256 B2 JPS6122256 B2 JP S6122256B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体薄膜を利用した一酸化窒素
NOガス濃度ならびに一酸化窒素NOおよび二酸化
窒素NO2ガス濃度の和、すなわち窒素酸化物の定
量検出装置に関している。
NOガス濃度ならびに一酸化窒素NOおよび二酸化
窒素NO2ガス濃度の和、すなわち窒素酸化物の定
量検出装置に関している。
近時、半導体検出材料によつて直接窒素酸化物
NOxを抵抗値の変化として感知する窒素酸化物
NOx検出センサの研究および開発が進められて
いる。通常この窒素酸化物NOx濃度とは、一酸
化窒素NO（以下単にNOという。）の濃度と、二
酸化窒素NO2（以下単にNO2という。）の濃度と
の和を意味するが、従来、NO2のみに感応する半
導体材料は既に銀および五酸化バナジウム
（V2O5＋Ag）あるいはAg0.04V2O5として知られ
ているものの、NOのみに感応する半導体材料は
今だ見い出されていない。このため従来、窒素酸
化物の検出方法としては、日本工業規格（JIS）
に定めるような化学分析法あるいは光学的分析
法、さらに電解分析法などにたよつていた。
NOxを抵抗値の変化として感知する窒素酸化物
NOx検出センサの研究および開発が進められて
いる。通常この窒素酸化物NOx濃度とは、一酸
化窒素NO（以下単にNOという。）の濃度と、二
酸化窒素NO2（以下単にNO2という。）の濃度と
の和を意味するが、従来、NO2のみに感応する半
導体材料は既に銀および五酸化バナジウム
（V2O5＋Ag）あるいはAg0.04V2O5として知られ
ているものの、NOのみに感応する半導体材料は
今だ見い出されていない。このため従来、窒素酸
化物の検出方法としては、日本工業規格（JIS）
に定めるような化学分析法あるいは光学的分析
法、さらに電解分析法などにたよつていた。
本発明は、この様な半導体検出素子によつて直
接NOを定量するものではなく、NO2ガスのみに
応答する従来の半導体検出材と、NO2およびNO
ガスの双方の、ガスに応答する新規な半導体検出
材との両者からNOガスのみの濃度を間接的に検
出ないし定量する一酸化窒素検出装置を提供する
ことを目的としている。
接NOを定量するものではなく、NO2ガスのみに
応答する従来の半導体検出材と、NO2およびNO
ガスの双方の、ガスに応答する新規な半導体検出
材との両者からNOガスのみの濃度を間接的に検
出ないし定量する一酸化窒素検出装置を提供する
ことを目的としている。
以下図面と共に本発明の各実施例を説明する。
第１図において、１０はNO2ガスにのみ感応し
てその電気抵抗値を変化させうる第１半導体検出
部材であり、２０はNO2およびNOガスの両ガス
に感応してその電気抵抗値で変化させうる第２半
導体検出部材である。この第１および第２半導体
検出部材は、いずれも同様の形状をしており、各
各の基板上に付設される検出半導体材料を異にし
たものである。すなわち、NO2ガスのみに応答す
る材料としては、V2O5＋AgあるいはAg0.04V2O5
が既に知られている。しかし、NO2およびNOガ
スの双方のガスにそれぞれ感度を示す半導体検出
材料としてV2O5＋Ag＋Sm2O3を本出願人等が開
発したものである。
てその電気抵抗値を変化させうる第１半導体検出
部材であり、２０はNO2およびNOガスの両ガス
に感応してその電気抵抗値で変化させうる第２半
導体検出部材である。この第１および第２半導体
検出部材は、いずれも同様の形状をしており、各
各の基板上に付設される検出半導体材料を異にし
たものである。すなわち、NO2ガスのみに応答す
る材料としては、V2O5＋AgあるいはAg0.04V2O5
が既に知られている。しかし、NO2およびNOガ
スの双方のガスにそれぞれ感度を示す半導体検出
材料としてV2O5＋Ag＋Sm2O3を本出願人等が開
発したものである。
第２図は、この第２半導体検出素子２０の様子
を示している。同図中、１１は基板であり、ここ
では酸化アルミニウムＡ2O3の基板を用い、そ
の上面には、相対抗して交互に配列された櫛型の
金電極１２および１３がスクリーン印刷によつて
塗布され、それぞれの集電部１２′および１３′に
は、金または白金のリード線１６が金ペーストで
固定され、更に約800〜1000℃好ましくは950℃前
後の温度で焼き付け固着されている。なお、通常
この種の検出器に利用される電極は、真空蒸着、
スパツタリングあるいは化学蒸着法などの方法で
約0.5mμ以下の膜厚を形成するが、この方法に
よる電極は、一般に初めから電極抵抗が高く、加
熱などの影響により電極破断を招き易いため、こ
こではスクリーン印刷によつて比較的厚目の電極
すなわち、約20mμ程度の電極を形成し、電極抵
抗を小さくし、検出半導体自体が固有に持つ抵抗
値を考慮して設計される。
を示している。同図中、１１は基板であり、ここ
では酸化アルミニウムＡ2O3の基板を用い、そ
の上面には、相対抗して交互に配列された櫛型の
金電極１２および１３がスクリーン印刷によつて
塗布され、それぞれの集電部１２′および１３′に
は、金または白金のリード線１６が金ペーストで
固定され、更に約800〜1000℃好ましくは950℃前
後の温度で焼き付け固着されている。なお、通常
この種の検出器に利用される電極は、真空蒸着、
スパツタリングあるいは化学蒸着法などの方法で
約0.5mμ以下の膜厚を形成するが、この方法に
よる電極は、一般に初めから電極抵抗が高く、加
熱などの影響により電極破断を招き易いため、こ
こではスクリーン印刷によつて比較的厚目の電極
すなわち、約20mμ程度の電極を形成し、電極抵
抗を小さくし、検出半導体自体が固有に持つ抵抗
値を考慮して設計される。
この電極上ならびに電極によつて形成された基
板１１上の離隔部１４上には、NOおよびNO2ガ
スの双方に感応する半導体材料１５すなわち
V2O5＋Ag＋Sm2O3が平面上に施されている。
板１１上の離隔部１４上には、NOおよびNO2ガ
スの双方に感応する半導体材料１５すなわち
V2O5＋Ag＋Sm2O3が平面上に施されている。
第１および第２半導体検出部材は、いずれも約
30℃以上の高温状態で窒素酸化物の検出が安定し
て行われるため、これ等の各部材１０および２０
には加熱部１９が施されている。この加熱部１９
は外部から加熱しても良いが、ここでは、基板の
裏面に電気抵抗材、例えば白金Ptの薄膜が真空蒸
着法などによつて形成し、検出動作中常時電流を
流している。なお、本実施例では、第１および第
２部材１０および２０を別体で示したが、加熱部
を共通とし単一の基板１１に第１および第２部材
の２つを形成するなどの変形は容易である。
30℃以上の高温状態で窒素酸化物の検出が安定し
て行われるため、これ等の各部材１０および２０
には加熱部１９が施されている。この加熱部１９
は外部から加熱しても良いが、ここでは、基板の
裏面に電気抵抗材、例えば白金Ptの薄膜が真空蒸
着法などによつて形成し、検出動作中常時電流を
流している。なお、本実施例では、第１および第
２部材１０および２０を別体で示したが、加熱部
を共通とし単一の基板１１に第１および第２部材
の２つを形成するなどの変形は容易である。
さて、このようなガス敏感性半導体は次のよう
な濃度抵抗特性を持つている。すなわち、第１半
導体材料１０においては、第３図に示す通り、
NO2を感知していないときの初期抵抗をR0，NO2
を感知したときの検出抵抗をＲとすると、よく知
られる通り変化率Ｒ−R0／R0（＝△Ｒ／Ｒ０）は、ほぼ 直線で変化する。
な濃度抵抗特性を持つている。すなわち、第１半
導体材料１０においては、第３図に示す通り、
NO2を感知していないときの初期抵抗をR0，NO2
を感知したときの検出抵抗をＲとすると、よく知
られる通り変化率Ｒ−R0／R0（＝△Ｒ／Ｒ０）は、ほぼ 直線で変化する。
また、第２半導体材料２０の変化については、
NOとNO2とでは感度が異つている。第４図で
は、特性線（Ｉ）がNOに対する感度を、また特
性線（）はNO2に対する感度特性をそれぞれ示
している。いま、この二つの半導体材料を式で示
す。ｘをNOの濃度（p.p.m）、ｙをNO2の濃度
（p.p.m）とすると、 第１半導体材料１０では、NO2にしか感応しな
いので、 Ra＝αｙ＋C1 …………(1) ここでRa……半導体１０の出力抵抗（Ω） α……NO2に対する感度（Ω／p.p.
m） C1……サフイクス（Ω） また、第２半導体材料２０では、同様に Rb＝βｘ＋γｙ＋C2 ………(2) ここでRb……半導体２０の出力抵抗（Ω） β……NOに対する感度（Ω／p.p.
m） γ……NO2に対する感度（Ω／p.p.
m） C2……サフイクス（Ω） とすると、C1およびC2を抵抗RaおよびRbで考慮
してそれぞれR′aおよびR′bとすると、 一酸化窒素NOの濃度ｘは、 ｘ＝１／βR′b−γ／αβR′a ………(3) また窒素酸化物濃度Ｘ＝ｘ＋ｙは ｘ＝１／β（R′b−γ／αR′a）＋１／αR′a……
…(4) で定量される。
NOとNO2とでは感度が異つている。第４図で
は、特性線（Ｉ）がNOに対する感度を、また特
性線（）はNO2に対する感度特性をそれぞれ示
している。いま、この二つの半導体材料を式で示
す。ｘをNOの濃度（p.p.m）、ｙをNO2の濃度
（p.p.m）とすると、 第１半導体材料１０では、NO2にしか感応しな
いので、 Ra＝αｙ＋C1 …………(1) ここでRa……半導体１０の出力抵抗（Ω） α……NO2に対する感度（Ω／p.p.
m） C1……サフイクス（Ω） また、第２半導体材料２０では、同様に Rb＝βｘ＋γｙ＋C2 ………(2) ここでRb……半導体２０の出力抵抗（Ω） β……NOに対する感度（Ω／p.p.
m） γ……NO2に対する感度（Ω／p.p.
m） C2……サフイクス（Ω） とすると、C1およびC2を抵抗RaおよびRbで考慮
してそれぞれR′aおよびR′bとすると、 一酸化窒素NOの濃度ｘは、 ｘ＝１／βR′b−γ／αβR′a ………(3) また窒素酸化物濃度Ｘ＝ｘ＋ｙは ｘ＝１／β（R′b−γ／αR′a）＋１／αR′a……
…(4) で定量される。
第１図において、第１および第２検出素子１０
および２０の濃度検出信号は、それぞれ増幅回路
２２および２１に接続され、所定レベルの濃度信
号２２′および２１′を得て、これらは次段の第１
演算回路２３に導入される。
および２０の濃度検出信号は、それぞれ増幅回路
２２および２１に接続され、所定レベルの濃度信
号２２′および２１′を得て、これらは次段の第１
演算回路２３に導入される。
第１演算回路は式(3)に示すように抵抗素子によ
り係数を調節し、公知の減算回路により構成され
る。この第１演算回路２３からNO濃度信号ｘが
出力端２４に定量算出される。さらにこのNO濃
度信号ｘは公知の加算回路で形成される第２演算
回路２５にも供給され、ここでNO濃度信号ｘと
第１半導体部材１０で検出した、NO2濃度信号ｙ
との加算演算が行われ、式(4)に従つた出力２５か
らNO＋NO2濃度、すなわち窒素酸化物濃度Ｘ＝
ｘ＋ｙが出力端２６に定量検出される。
り係数を調節し、公知の減算回路により構成され
る。この第１演算回路２３からNO濃度信号ｘが
出力端２４に定量算出される。さらにこのNO濃
度信号ｘは公知の加算回路で形成される第２演算
回路２５にも供給され、ここでNO濃度信号ｘと
第１半導体部材１０で検出した、NO2濃度信号ｙ
との加算演算が行われ、式(4)に従つた出力２５か
らNO＋NO2濃度、すなわち窒素酸化物濃度Ｘ＝
ｘ＋ｙが出力端２６に定量検出される。
上述のように、本発明によれば、二酸化窒素
NO2のみに応答する第一検出素子と、一酸化窒素
NOおよび二酸化窒素NO2の双方に応答する第二
検出素子に簡単な減算回路および加算回路を組み
合せることにより従来半導体検出素子による検出
が不可能とされていた一酸化窒素NO濃度ｘが定
量できるだけでなく、窒素酸化物NO＋NO2の濃
度Ｘが著しく簡単に検出定量でき、工業的価値は
極めて大きい。
NO2のみに応答する第一検出素子と、一酸化窒素
NOおよび二酸化窒素NO2の双方に応答する第二
検出素子に簡単な減算回路および加算回路を組み
合せることにより従来半導体検出素子による検出
が不可能とされていた一酸化窒素NO濃度ｘが定
量できるだけでなく、窒素酸化物NO＋NO2の濃
度Ｘが著しく簡単に検出定量でき、工業的価値は
極めて大きい。
第１図は本発明の一実施例の窒素酸化物半導体
検出装置の構成ブロツク図を、第２図では同検出
装置に使われている第２半導体検出部材の構造を
示す部分断面図、また第３図は同検出装置に使わ
れている第１半導体検出部材の抵抗変化率の二酸
化窒素NO2濃度依存特性図を、さらに第４図は同
検出装置に使われている第２半導体検出部材の一
酸化窒素NOおよび二酸化窒素NO2の各濃度抵抗
特性を示す特性図である。 図において、１０……第１半導体検出装置、２
０……第２半導体検出装置、２１および２２……
増幅回路、２３……第１演算回路、２５……第２
演算回路。
検出装置の構成ブロツク図を、第２図では同検出
装置に使われている第２半導体検出部材の構造を
示す部分断面図、また第３図は同検出装置に使わ
れている第１半導体検出部材の抵抗変化率の二酸
化窒素NO2濃度依存特性図を、さらに第４図は同
検出装置に使われている第２半導体検出部材の一
酸化窒素NOおよび二酸化窒素NO2の各濃度抵抗
特性を示す特性図である。 図において、１０……第１半導体検出装置、２
０……第２半導体検出装置、２１および２２……
増幅回路、２３……第１演算回路、２５……第２
演算回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 二酸化窒素NO2ガスにのみ感応して電気抵抗
値を変化する第１半導体検出部材と、一酸化窒素
NOガスおよび二酸化窒素NO2ガスの双方に感応
して電気抵抗値を変化する第２半導体検出部材
と、上記第２半導体検出部材にて感応する検出量
から上記第１半導体検出部材にて感応した二酸化
窒素NO2検出量を差し引くための演算装置とを有
し、上記第１および第２半導体検出部材から一酸
化窒素NO濃度のみを定量せしめた窒素酸化物半
導体検出装置。 ２ 二酸化窒素NO2ガスにのみ感応して電気抵抗
値を変化する第１半導体検出部材と、一酸化窒素
NOガスおよび二酸化窒素NO2ガスの双方に感応
して電気抵抗値を変化する第２半導体検出部材
と、上記第２半導体検出部材にて感応する検出量
から上記第１半導体検出部材にて感応した二酸化
窒素NO2検出量を差し引くことにより一酸化窒素
NOを定量せしめた第１演算回路と、この第１演
算回路からの一酸化窒素濃度と上記第１半導体検
出部材にて検出された二酸化窒素濃度とを加算す
るための第２演算回路とを有し、上記第１および
第２半導体検出部材から一酸化窒素NO濃度およ
び二酸化窒素NO2濃度の和を定量せしめた窒素酸
化物半導体検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300380A JPS56150340A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Semiconductor detector for nitrogen oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5300380A JPS56150340A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Semiconductor detector for nitrogen oxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56150340A JPS56150340A (en) | 1981-11-20 |
| JPS6122256B2 true JPS6122256B2 (ja) | 1986-05-30 |
Family
ID=12930734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5300380A Granted JPS56150340A (en) | 1980-04-23 | 1980-04-23 | Semiconductor detector for nitrogen oxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56150340A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6121956U (ja) * | 1984-07-12 | 1986-02-08 | 新コスモス電機株式会社 | 複合型ガス検知警報装置 |
| JP3510447B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2004-03-29 | 日本碍子株式会社 | ガス濃度測定方法 |
| JP6061790B2 (ja) | 2012-08-30 | 2017-01-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 酸化触媒の劣化診断装置 |
| CN105699441B (zh) * | 2016-03-24 | 2018-04-13 | 电子科技大学 | 一种电阻式气体传感器及其制备方法 |
| JP6810345B2 (ja) * | 2016-12-02 | 2021-01-06 | 富士通株式会社 | ガスセンサ及びガス検知システム |
-
1980
- 1980-04-23 JP JP5300380A patent/JPS56150340A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56150340A (en) | 1981-11-20 |
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