JPS6214921B2 - - Google Patents
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- JPS6214921B2 JPS6214921B2 JP54160823A JP16082379A JPS6214921B2 JP S6214921 B2 JPS6214921 B2 JP S6214921B2 JP 54160823 A JP54160823 A JP 54160823A JP 16082379 A JP16082379 A JP 16082379A JP S6214921 B2 JPS6214921 B2 JP S6214921B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、湿度を電気抵抗の変化として測定で
きるような複合酸化物半導体の焼結体からなる感
湿抵抗体磁器組成物に関するものである。
きるような複合酸化物半導体の焼結体からなる感
湿抵抗体磁器組成物に関するものである。
従来から、Fe2O3、Fe3O4、TiO2、ZnO、
Al2O3等の金属酸化物が感湿素子として知られて
いる。これらの感湿素子は吸水性にすぐれ、物理
的、化学的および熱的にも安定であるが、固有抵
抗が比較的高く、ヒステリシス特性を有し、また
湿分の吸脱着により吸湿特性が経済的に劣化する
等の問題があつた。
Al2O3等の金属酸化物が感湿素子として知られて
いる。これらの感湿素子は吸水性にすぐれ、物理
的、化学的および熱的にも安定であるが、固有抵
抗が比較的高く、ヒステリシス特性を有し、また
湿分の吸脱着により吸湿特性が経済的に劣化する
等の問題があつた。
また、固有抵抗の低い感湿素子としては、サー
ミスタと呼ばれている酸化物半導体があるが、こ
れは大きな負の抵抗温度係数をもつているため、
温度が変化する条件下では湿度測定ができないと
いう問題があつた。
ミスタと呼ばれている酸化物半導体があるが、こ
れは大きな負の抵抗温度係数をもつているため、
温度が変化する条件下では湿度測定ができないと
いう問題があつた。
本発明は、このような従来の問題点を解消する
ためになされたもので、温度に影響されずに安定
な湿度−抵抗特性が得られるような感湿抵抗体磁
器組成物を提供することを目的とするものであ
る。
ためになされたもので、温度に影響されずに安定
な湿度−抵抗特性が得られるような感湿抵抗体磁
器組成物を提供することを目的とするものであ
る。
以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る感湿抵抗体磁器組成物を
用いた感湿素子を示すもので、ａはその正面図、
ｂは平面図である。図において、１は基板、２は
基板１の上に形成された焼結体、３，４は焼結体
２の上に櫛歯状に形成された電極である。
用いた感湿素子を示すもので、ａはその正面図、
ｂは平面図である。図において、１は基板、２は
基板１の上に形成された焼結体、３，４は焼結体
２の上に櫛歯状に形成された電極である。
次に、この組成物の製造方法の一例を説明す
る。
る。
まず、主成分としてTiO2とSnO2を用い、これ
をモル比で１：１の割合で精秤して混合する。な
お、この場合、TiO2、SnO2中にはTiO、SnOも
混つているので全体として材料はTiOx、SnOx
（１＜ｘ≦２）となる。次にこの主成分にTa2O5
を9.0重量％添加し、メノウ擂〓機で乾式混合を
行なう。この混合粉末を、あらかじめ1000〜3000
Åの厚さにAuを表面に真空蒸着してあるアルミ
ナ基板の上に水でけん濁して沈澱させる。そして
この基板をアルミナボードにのせてシリコニツト
発熱体の電気炉に入れ、空気中にて1150℃で２時
間焼成を行なう。このときAuが焼成材料中に拡
散して数重量％添加される。このようにして基板
上に焼成体が形成されるが、その後、焼成体上に
AuあるいはPtを櫛歯状に蒸着して電極を形成す
る。かくして第１図に示したような感湿素子が得
られる。
をモル比で１：１の割合で精秤して混合する。な
お、この場合、TiO2、SnO2中にはTiO、SnOも
混つているので全体として材料はTiOx、SnOx
（１＜ｘ≦２）となる。次にこの主成分にTa2O5
を9.0重量％添加し、メノウ擂〓機で乾式混合を
行なう。この混合粉末を、あらかじめ1000〜3000
Åの厚さにAuを表面に真空蒸着してあるアルミ
ナ基板の上に水でけん濁して沈澱させる。そして
この基板をアルミナボードにのせてシリコニツト
発熱体の電気炉に入れ、空気中にて1150℃で２時
間焼成を行なう。このときAuが焼成材料中に拡
散して数重量％添加される。このようにして基板
上に焼成体が形成されるが、その後、焼成体上に
AuあるいはPtを櫛歯状に蒸着して電極を形成す
る。かくして第１図に示したような感湿素子が得
られる。
この感湿素子を測定槽に入れ、雰囲気の相対湿
度を変化させたときの電極間の抵抗値を測定する
と素子の感湿特性が得られる。
度を変化させたときの電極間の抵抗値を測定する
と素子の感湿特性が得られる。
第２図は相対湿度と抵抗との関係を示すグラフ
である。図において、イ，ロ，ハは温度がそれぞ
れ30℃、40℃、50℃のときの特性を示す。相対湿
度が20〜90％の広い範囲にわたつて、やや指数関
数状に曲りながらほぼ直線的に変化する特性が得
られる。温度による影響はきわめて少ないことが
わかる。
である。図において、イ，ロ，ハは温度がそれぞ
れ30℃、40℃、50℃のときの特性を示す。相対湿
度が20〜90％の広い範囲にわたつて、やや指数関
数状に曲りながらほぼ直線的に変化する特性が得
られる。温度による影響はきわめて少ないことが
わかる。
なお、測定回路としては、素子の抵抗が高いた
め、60Hz5Vの電源に素子と10KΩの抵抗を直列に
接続した回路を用い、この抵抗の両端の電圧を測
定して計算により素子の抵抗値を出した。
め、60Hz5Vの電源に素子と10KΩの抵抗を直列に
接続した回路を用い、この抵抗の両端の電圧を測
定して計算により素子の抵抗値を出した。
第３図は参考に示した相対湿度と焼結体の等価
並列抵抗および等価並列容量との関係のグラフで
ある。図において、イは等価並列抵抗値の特性、
ロは等価並列容量値の特性である。なお、温度は
40℃の条件で測定したものである。相対湿度の変
化に対する各値の変化は、容量の方が抵抗に比し
て著しく小さいことがわかる。
並列抵抗および等価並列容量との関係のグラフで
ある。図において、イは等価並列抵抗値の特性、
ロは等価並列容量値の特性である。なお、温度は
40℃の条件で測定したものである。相対湿度の変
化に対する各値の変化は、容量の方が抵抗に比し
て著しく小さいことがわかる。
次に素子の湿度応答特性について説明する。
第４図は時間と相対湿度との関係を示すグラフ
である。図において、イは相対湿度を50％から90
％に増加したときの平衡時間の特性、ロは相対湿
度を90％から50％に減少したときの平衡時間の特
性を示す。なお、温度は30℃の条件で測定したも
のである。イの吸湿の場合は約10秒で平衡し、ロ
の脱湿の場合は約30秒で平衡する。このように、
素子が薄膜に形成されているために湿度応答特性
を比較的早くすることができる。
である。図において、イは相対湿度を50％から90
％に増加したときの平衡時間の特性、ロは相対湿
度を90％から50％に減少したときの平衡時間の特
性を示す。なお、温度は30℃の条件で測定したも
のである。イの吸湿の場合は約10秒で平衡し、ロ
の脱湿の場合は約30秒で平衡する。このように、
素子が薄膜に形成されているために湿度応答特性
を比較的早くすることができる。
さらに、感湿素子を常温常湿の状態で5Vの交
流電圧を印加して1100時間放置したところ、相対
湿度−抵抗特性の変化は数％以内になり、非常に
安定な経時特性が得られた。
流電圧を印加して1100時間放置したところ、相対
湿度−抵抗特性の変化は数％以内になり、非常に
安定な経時特性が得られた。
次に素子の回復特性について説明する。
第５図は回復特性を説明するための相対湿度と
抵抗との関係のグラフある。図において、イは最
初の常温常湿状態の特性、ロは素子を5Vの交流
電圧を印加し、温度35℃、湿度80％の試験槽内に
500時間放置した状態の特性、ハはこのように高
湿度中にあつた素子を加熱して最初の状態に戻し
たときの特性である。このように、素子は湿分を
吸収しても加熱することにより初期特性に回復さ
せ得ることが確認された。このような加熱方法を
使うと素子の経時変化をまぬがれることができ
る。
抵抗との関係のグラフある。図において、イは最
初の常温常湿状態の特性、ロは素子を5Vの交流
電圧を印加し、温度35℃、湿度80％の試験槽内に
500時間放置した状態の特性、ハはこのように高
湿度中にあつた素子を加熱して最初の状態に戻し
たときの特性である。このように、素子は湿分を
吸収しても加熱することにより初期特性に回復さ
せ得ることが確認された。このような加熱方法を
使うと素子の経時変化をまぬがれることができ
る。
第６図は感湿素子を回復させるための加熱再生
回路の回路図である。図において、５は交流電源
で、スイツチ６、抵抗R0、感湿素子１０が直列
に接続されている。７は抵抗R0の端子電圧を増
幅する対数変換増幅器で感湿素子１０の対数関数
特性を補正するものである。８は指示制御回路、
９はタイマ、１１はタイマ９の出力によつて動作
するリレー、１２はリレー１１の動作によつてオ
フしかつスイツチ６と連動するスイツチ、１３は
交流電源、１４はスイツチ１２とともに交流電源
１３に直列に接続され感湿素子１０に対向して配
置された加熱体としての赤外線ランプである。ス
イツチ６がオン、スイツチ１２がオフの状態で、
感湿素子１０の吸湿による抵抗値変化によつて指
示制御回路８によつて湿度が表示され、正常の湿
度測定がなされる。ここで、回復作業を行なう場
合は、タイマ９をセツトするとスイツチ１２がオ
ンして赤外線ランプ１４が点灯する。なお、この
赤外線ランプ１４の放射熱により感湿素子１０の
表面が450℃程度になるように交流電源１３の電
圧は設定されている。スイツチ１２のオンと同時
にスイツチ６はオフされ感湿素子１０への電圧供
給は停止される。赤外線ランプ１４の点灯により
感湿素子１０は加熱され回復する。タイマ時間
（例えば５分）が経過すると、タイマ９は動作し
リレー１１が動作してスイツチ１２はオフして回
復作業は停止され、再び正常の湿度測定がなされ
る。
回路の回路図である。図において、５は交流電源
で、スイツチ６、抵抗R0、感湿素子１０が直列
に接続されている。７は抵抗R0の端子電圧を増
幅する対数変換増幅器で感湿素子１０の対数関数
特性を補正するものである。８は指示制御回路、
９はタイマ、１１はタイマ９の出力によつて動作
するリレー、１２はリレー１１の動作によつてオ
フしかつスイツチ６と連動するスイツチ、１３は
交流電源、１４はスイツチ１２とともに交流電源
１３に直列に接続され感湿素子１０に対向して配
置された加熱体としての赤外線ランプである。ス
イツチ６がオン、スイツチ１２がオフの状態で、
感湿素子１０の吸湿による抵抗値変化によつて指
示制御回路８によつて湿度が表示され、正常の湿
度測定がなされる。ここで、回復作業を行なう場
合は、タイマ９をセツトするとスイツチ１２がオ
ンして赤外線ランプ１４が点灯する。なお、この
赤外線ランプ１４の放射熱により感湿素子１０の
表面が450℃程度になるように交流電源１３の電
圧は設定されている。スイツチ１２のオンと同時
にスイツチ６はオフされ感湿素子１０への電圧供
給は停止される。赤外線ランプ１４の点灯により
感湿素子１０は加熱され回復する。タイマ時間
（例えば５分）が経過すると、タイマ９は動作し
リレー１１が動作してスイツチ１２はオフして回
復作業は停止され、再び正常の湿度測定がなされ
る。
このように本発明の感湿抵抗体磁器組成物によ
る感湿素子を用いると、温度に影響されずに広範
囲の相対湿度を測定することができる。また、加
熱装置を付加することにより経時変化も減少で
き、きわめて安定な特性が得られる。
る感湿素子を用いると、温度に影響されずに広範
囲の相対湿度を測定することができる。また、加
熱装置を付加することにより経時変化も減少で
き、きわめて安定な特性が得られる。
主成分となるSnO2とTiO2は１：１の割合で混
ぜたが、他の割合でも同等な特性が得られるが、
一方が１モル％未満になると所望の特性が得られ
なくなるため、それぞれ１〜99モル％であること
が必要である。
ぜたが、他の割合でも同等な特性が得られるが、
一方が１モル％未満になると所望の特性が得られ
なくなるため、それぞれ１〜99モル％であること
が必要である。
また、Ta2O5の添加量は9.0重量％の例で説明
したが２〜15重量％の範囲で満足する特性が得ら
れる。すなわち、２重量％未満では抵抗が高くな
りかつ相対湿度に対する抵抗特性が曲つて直線性
が得られなくなり、また、15重量％を越えると特
性が飽和して、これ以上加えても無駄になる。
したが２〜15重量％の範囲で満足する特性が得ら
れる。すなわち、２重量％未満では抵抗が高くな
りかつ相対湿度に対する抵抗特性が曲つて直線性
が得られなくなり、また、15重量％を越えると特
性が飽和して、これ以上加えても無駄になる。
また、添加する導電物質もAuのほかPt、Pd、
カーボンが使用できる。この導電物質が無添加の
場合は、経時変化が大きく安定性に欠けるばかり
でなく、加熱再生しても完全に回復しなくなる。
このため、導電物質の添加は、抵抗値をさげる作
用とともに、経時特性を回復特性を良好にするた
めに重要な役割を果している。この添加量は0.1
〜10重量％が適当であり、これより少ないと効果
が減少し、またこれより多いと効果が変らないた
め高価な材料を無駄に使うことになり好ましくな
い。
カーボンが使用できる。この導電物質が無添加の
場合は、経時変化が大きく安定性に欠けるばかり
でなく、加熱再生しても完全に回復しなくなる。
このため、導電物質の添加は、抵抗値をさげる作
用とともに、経時特性を回復特性を良好にするた
めに重要な役割を果している。この添加量は0.1
〜10重量％が適当であり、これより少ないと効果
が減少し、またこれより多いと効果が変らないた
め高価な材料を無駄に使うことになり好ましくな
い。
また、前記製造例では、焼結温度は1150℃、焼
結時間は２時間であつたが、それぞれ1100〜1350
℃、30分〜３時間の範囲でも良好な特性を得るこ
とができる。また、焼結体の形成方法は一般的な
薄膜生成技術が広く適用できる。
結時間は２時間であつたが、それぞれ1100〜1350
℃、30分〜３時間の範囲でも良好な特性を得るこ
とができる。また、焼結体の形成方法は一般的な
薄膜生成技術が広く適用できる。
このように本発明に係る感湿抵抗体磁器組成物
によると、温度に影響されずに安定かつ広範囲の
湿度−抵抗特性が得られる。また、加熱装置を付
加することにより経時変化も解消でき、さらに、
湿度応答特性も良くできる等数多くの優れた効果
を奏する。
によると、温度に影響されずに安定かつ広範囲の
湿度−抵抗特性が得られる。また、加熱装置を付
加することにより経時変化も解消でき、さらに、
湿度応答特性も良くできる等数多くの優れた効果
を奏する。
第１図は本発明に係る感湿抵抗体磁器組成物を
用いた感湿素子の説明図、第２図は相対湿度−抵
抗特性のグラフ、第３図は等価並列抵抗と等価並
列容量のグラフ、第４図は湿度応答特性のグラ
フ、第５図は回復特性のグラフ、第６図は加熱再
生回路の回路図である。 １……基板、２……焼結体、３，４……電極。
用いた感湿素子の説明図、第２図は相対湿度−抵
抗特性のグラフ、第３図は等価並列抵抗と等価並
列容量のグラフ、第４図は湿度応答特性のグラ
フ、第５図は回復特性のグラフ、第６図は加熱再
生回路の回路図である。 １……基板、２……焼結体、３，４……電極。
Claims (1)
- １ SnOx（１＜ｘ≦２）１〜99モル％および
TiOx（１＜ｘ≦２）99〜１モル％を主成分と
し、これにTa2O5を２〜15重量％添加し、さらに
Au、Pt、Pd、カーボンのうち１種の導電物質を
0.1〜10重量％添加した焼結体からなることを特
徴とする感湿抵抗体磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16082379A JPS5683901A (en) | 1979-12-13 | 1979-12-13 | Moisture sensitive resistor porcelain composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16082379A JPS5683901A (en) | 1979-12-13 | 1979-12-13 | Moisture sensitive resistor porcelain composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5683901A JPS5683901A (en) | 1981-07-08 |
| JPS6214921B2 true JPS6214921B2 (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=15723175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16082379A Granted JPS5683901A (en) | 1979-12-13 | 1979-12-13 | Moisture sensitive resistor porcelain composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5683901A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996701A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-04 | ティーディーケイ株式会社 | 感湿素子材料 |
| US4743881A (en) * | 1985-05-08 | 1988-05-10 | Motorola, Inc. | Ceramic temperature sensor |
| US4647895A (en) * | 1985-05-08 | 1987-03-03 | Motorola, Inc. | Ceramic temperature sensor |
| US4677415A (en) * | 1985-05-08 | 1987-06-30 | Motorola, Inc. | Ceramic humidity sensor |
-
1979
- 1979-12-13 JP JP16082379A patent/JPS5683901A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5683901A (en) | 1981-07-08 |
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