JPS6290529A - Method for detecting gas and gas sensor - Google Patents

Method for detecting gas and gas sensor

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JPS6290529A
JPS6290529A JP961386A JP961386A JPS6290529A JP S6290529 A JPS6290529 A JP S6290529A JP 961386 A JP961386 A JP 961386A JP 961386 A JP961386 A JP 961386A JP S6290529 A JPS6290529 A JP S6290529A
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柳田 博明
Osamu Okada
治 岡田
Yoshinobu Nakamura
吉伸 中村
Takeshi Tsuruya
鶴谷 毅
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Abstract

PURPOSE:To selectively set sensitivity corresponding to the kind of gas to be detected, by simple constitution such that specimen gas is introduced into the gap between the contact surfaces of two kinds of semiconductive substances each having a rectifying characteristic and the change in the energy level of the potential barrier of each semiconductive substance surface corresponding to the kind of the gas is detected. CONSTITUTION:N-type and P-type semiconductive substances 1, 2 are mechanically held between ceramic substrates 3, 4 by a spring 5 and voltage is applied between lead wires 32, 42 and specimen gas G is introduced into the gap between the contact surfaces of the substances 1, 2 from the direction shown by an arrow to measure a voltage-current characteristic. The specimen gas is detected by utilizing that the energy level of the potential barrier of each semiconductive substance surface changes corresponding to the kind of the specimen gas. Different gas can be selectively detected by controlling voltage to be applied or heating temp. and it is unnecessary to heat an element to high temp. and measurement can be performed even in an atmosphere wherein the concn. of oxygen varies and the specimen gas can be detected with high sensitivity by simple constitution.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−酸化炭素、水素、炭化水素、その他の被検
ガスが空気その他の気体中に微量に含まれていることを
検出するために利用する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is for - detecting the presence of trace amounts of carbon oxide, hydrogen, hydrocarbons, and other test gases in air or other gases; Use it for.

本発明は、燃料ガスを利用する一般家庭あるいは事業所
、鉱業その他の地下作業を伴う作業所、ガスの製造ある
いは精製を行う事業所、石油類の輸送または精製を行う
設備、その他に広く利用できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used in ordinary homes or businesses that use fuel gas, workplaces that involve mining or other underground work, businesses that produce or refine gas, equipment that transports or refines petroleum, and others. .

本発明は、ガス検出に基づき制御を行うプロセス制御に
利用できる。
INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for process control which performs control based on gas detection.

〔概要〕〔overview〕

本発明は、整流特性のある半導体物質の表面に試料ガス
を接触させ、その整流特性の変化を検出することにより
その試料ガスに含まれる被検ガスの検出を行う方法にお
いて、 互いに接触させることにより整流特性をもつ二種類の固
体物質を接触面を介して機械的に接触させ、その接触面
に空隙を形成しておき、その空隙に試料ガスを導き、被
検ガスの種類によりその半導体物質表面のポテンシャル
障壁エネルギ準位が異なる値に変化することを利用して
、 低温(被検ガスを酸化させるには不十分な低い温度をい
う。以下同じ)で被検ガスの種類を選択的に検出するこ
とができるようにしたものである。
The present invention provides a method for detecting a sample gas contained in a sample gas by bringing a sample gas into contact with the surface of a semiconductor material having rectifying properties and detecting a change in the rectifying properties. Two types of solid materials with rectifying properties are mechanically brought into contact via a contact surface, a gap is formed in the contact surface, and a sample gas is introduced into the gap. The type of gas to be detected can be selectively detected at low temperatures (temperatures that are insufficient to oxidize the gas to be detected; the same applies hereinafter) by utilizing the fact that the potential barrier energy level of the gas changes to different values. It was made so that it could be done.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、雰囲気中に漏洩するガスが爆発を起こす危険
状態になる前に警報を行うガスセンサが広く用いられて
いる。特に、−酸化炭素は爆発を起こす状態よりはるか
にitに空気中に混入しても、人体あるいは生物体に危
険があるため、混入量が数百PPMの状態で警報を発生
するものが必要とされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, gas sensors have been widely used to issue a warning before gas leaking into the atmosphere becomes dangerous enough to cause an explosion. In particular, even if carbon oxide is mixed into the air at a level far greater than that which causes an explosion, it poses a danger to humans or living organisms, so there is a need for something that can generate an alarm when the amount of mixed carbon is several hundred ppm. has been done.

従来このためのガスセンサとして、セラミック半導体物
質を用いる技術が開発された。この技術は、例えば〔宮
山、柳田「酸化亜鉛ガスセンサー」窯業協会発行:m誌
「セラミックス」第18巻第11号(1983年11月
) 941−945頁〕に詳しい記載がある。この技術
はセラミック半導体の表面に還元性のガスが接触すると
、半導体の表面にある吸着酸素がそのガスと反応するこ
とにより減少し、ポテンシャル障壁の高さと幅が減少す
るため、電子の移動が容易になり比抵抗が減少する性質
を利用するものである。すなわち、被検ガスを半導体の
表面で酸化させて、その半導体の電気特性の変化を検出
するものである。
Conventionally, a technique using a ceramic semiconductor material has been developed as a gas sensor for this purpose. This technique is described in detail in, for example, [Miyayama and Yanagida, "Zinc Oxide Gas Sensor," published by the Ceramics Association of Japan: m magazine, "Ceramics," Vol. 18, No. 11 (November 1983), pp. 941-945]. In this technology, when a reducing gas comes into contact with the surface of a ceramic semiconductor, the adsorbed oxygen on the surface of the semiconductor reacts with the gas and decreases, reducing the height and width of the potential barrier, making it easier for electrons to move. This takes advantage of the property that the specific resistance decreases. That is, a test gas is oxidized on the surface of a semiconductor, and changes in the electrical characteristics of the semiconductor are detected.

また、本願発明の発明者の一人は、整流特性のある金属
と半導体、あるいは一つのセラミック半導体と異種のセ
ラミック半導体の接合が、水素ガスまたは水蒸気に反応
することに気付き、整流特性の変化を空気中の水素また
は水蒸気の検知に利用することが将来有望であることを
提言した。これは〔宮山、柳田[ガスセンサー材料開発
の新しい展開」雑誌「電気化学」第50巻第1号(19
82年1月) 92−98頁〕あるいは〔柳田他「半導
体接合の相対湿度に対する電流電圧特性」日本応用物理
学会発行の英文論文誌(Japanese Journ
al of Applied Physics)第22
巻第12号(1983年12月) 1933頁〕に記載
されている。
In addition, one of the inventors of the present invention noticed that the bond between a metal and a semiconductor having rectifying characteristics, or one ceramic semiconductor and a different type of ceramic semiconductor, reacts to hydrogen gas or water vapor, and he discovered that changes in rectifying characteristics can be detected by air. It was proposed that its use in detecting hydrogen or water vapor in water is promising in the future. This is [Miyayama, Yanagita [New developments in gas sensor material development] Magazine "Electrochemistry" Vol. 50 No. 1 (19
(January 1982) pp. 92-98] or [Yanagida et al., "Current-voltage characteristics of semiconductor junctions with respect to relative humidity," English journal published by the Japanese Society of Applied Physics.
al of Applied Physics) No. 22
Volume No. 12 (December 1983), page 1933].

本願発明の発明者の一人が上記公知の文献で、整流特性
のある半導体接合が空気中の水素ガスおよび水蒸気の検
出に有効であることを示唆したが、この段階ではその作
用が十分に解明されていなかったので、検出できるガス
の種類、工業的に利用できる方法または装置の構成など
は明らかにされていない。
One of the inventors of the present invention suggested in the above-mentioned known document that a semiconductor junction with rectifying properties is effective in detecting hydrogen gas and water vapor in the air, but at this stage, its effect has not been fully elucidated. Therefore, the types of gases that can be detected, the methods and equipment configurations that can be used industrially, etc. have not been disclosed.

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来のガスセンサは、被検ガスの酸化を利用するも
のであるから、被検ガスがを効に酸化することができる
温度、一般には450℃以上の高温に検出素子を加熱し
ておく必要がある。このためガスセンサは加熱のための
エネルギを供給する必要があるとともに、センサが爆発
源とならないように防爆構造をとることが必要であり、
さらに装置を発熱から防護する構造が必要であった。し
たがって、ガスセンサが大型化し複雑な構造となり、寿
命が短い欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional gas sensor described above utilizes oxidation of the gas to be detected, the temperature at which the gas to be detected can be effectively oxidized, generally a high temperature of 450°C or higher, is It is necessary to heat the detection element beforehand. For this reason, gas sensors need to be supplied with energy for heating, and they also need to have an explosion-proof structure to prevent them from becoming an explosion source.
Furthermore, a structure was needed to protect the device from heat generation. Therefore, the gas sensor becomes large and has a complicated structure, which has the disadvantage of short life.

また、従来のガスセンサは被検ガスの酸化反応を利用す
るので、還元性のガス一般に対して反応する性質がある
。一方、−酸化炭素は他の還元性のガスに比べてきわめ
て低い濃度で検出警報を発することを必要とする。した
がって−酸化炭素用のガスセンサについては、その検出
警報限界を低く設定すると、−酸化炭素以外の他の多種
類のガスについても必要のない低い濃度で反応してしま
い、信頼性の高い警報を発する装置が得られない欠点が
あった。従来、−酸化炭素に限りあるいはその他のガス
についてその種類毎に選択的に反応するガスセンサは得
られていない。
Furthermore, since conventional gas sensors utilize the oxidation reaction of the gas to be detected, they have the property of reacting to reducing gases in general. On the other hand, -carbon oxide requires a detection alarm to be issued at an extremely low concentration compared to other reducing gases. Therefore, if the detection alarm limit is set low for a gas sensor for carbon oxide, many other gases other than carbon oxide will react at unnecessary low concentrations, making it difficult to issue reliable alarms. There was a drawback that the equipment was not available. Hitherto, a gas sensor that selectively reacts only to carbon oxide or other gases has not been available.

従来のガスセンサは被検ガスの酸化反応を利用するので
、雰囲気に一定濃度の酸素を含むことが必要であり、酸
素を含まない雰囲気あるいは酸素濃度が変動する雰囲気
では適用することができなかった。
Conventional gas sensors utilize the oxidation reaction of a gas to be detected, so they must contain a certain concentration of oxygen in the atmosphere, and cannot be applied in an atmosphere that does not contain oxygen or in an atmosphere where the oxygen concentration fluctuates.

本発明は、これらを解決するもので、低温で動作する簡
単な構造の装置であって、被検ガスの種類に応じて感度
を選択的に設定することができるとともに、酸素を含ま
ない雰囲気または酸素濃度の変動する雰囲気でも適用で
きるガスセンサを提供することを目的とする。
The present invention solves these problems by providing a device with a simple structure that operates at low temperatures, which allows sensitivity to be selectively set depending on the type of gas to be detected, and which can be used in an oxygen-free atmosphere or in an oxygen-free atmosphere. It is an object of the present invention to provide a gas sensor that can be applied even in an atmosphere where the oxygen concentration fluctuates.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の第一点はガス検出方法であり、半導体の表面に
試料ガスを接触させて、その半導体の整流特性の変化を
電気的に検出することによりガス検出を行う方法におい
て、少なくとも一方が半導体物質であって互いに接触さ
せることにより整流特性をもつ二種類の固体物質を接触
面を介して機械的に接触させ、その接触面に空隙を形成
しておき、その空隙に試料ガスを導き、その試料ガスに
含まれる被検ガスの種類によりその半導体物質表面のポ
テンシャル障壁エネルギ準位が異なる値に変化すること
を利用してガス検出を行うことを特徴とする。
The first aspect of the present invention is a gas detection method, in which gas detection is performed by bringing a sample gas into contact with the surface of a semiconductor and electrically detecting a change in the rectification characteristics of the semiconductor, in which at least one of the semiconductors is a semiconductor. Two types of solid substances that have rectifying properties when brought into contact with each other are brought into mechanical contact via a contact surface, a gap is formed in the contact surface, and a sample gas is introduced into the gap. Gas detection is performed by utilizing the fact that the potential barrier energy level on the surface of the semiconductor material changes to different values depending on the type of gas to be detected contained in the sample gas.

本発明の第二点はガスセンサであり、少なくとも一方が
半導体物質であり互いに接触せさることにより整流特性
を生じる二種類の固体物質を試料ガスが出入りできる空
隙のある接触面を介して互いに接触させた構造の素子と
、この二種類の固体物質のそれぞれに接続され、この二
種類の固体物質の間にバイアス電圧を与えるとともに、
上記接触面における電気特性を検出する電気回路とを備
えたことを特徴とする。
The second aspect of the present invention is a gas sensor in which two types of solid materials, at least one of which is a semiconductor material and which produce rectifying properties when brought into contact with each other, are brought into contact with each other through a contact surface with a gap through which a sample gas can enter and exit. is connected to each of these two types of solid materials, and applies a bias voltage between the two types of solid materials.
The present invention is characterized by comprising an electric circuit that detects the electric characteristics on the contact surface.

さらに、本発明の第三点は上記ガスセンサに、加熱装置
を設けたガスセンサである。
Furthermore, the third aspect of the present invention is a gas sensor in which the gas sensor described above is provided with a heating device.

〔作用〕[Effect]

本発明の最も重要な点は、互いに接触させることにより
整流特性を有する二つの種類の異なる物質を面接触させ
、その面に小さい空隙を作り、この空隙に試料ガスを導
(ことである。
The most important point of the present invention is to bring two different types of substances with rectifying properties into surface contact by bringing them into contact with each other, to create a small gap in the surface, and to introduce the sample gas into this gap.

本発明のガス検出は、従来の還元性のガスが半導体表面
の酸素と化合して、半導体表面の状態を変化させるもの
とは異なり、半導体表面に被検ガスが吸着することによ
り、その半導体表面のポテンシャル障壁のエネルギ準位
が変化するものと考えられる。
The gas detection of the present invention differs from the conventional method in which a reducing gas combines with oxygen on the semiconductor surface to change the state of the semiconductor surface. It is thought that the energy level of the potential barrier changes.

これは、発明者が実験を行った結果から、二種類の物質
の間に印加するバイアス電圧を変更することにより、悪
心するガスの種類を変更することができることかられか
る。すなわち、被検ガスが酸化するのであれば、従来技
術と同様に還元性のガス一般に広く反応することになる
が、被検ガスの種類により上記エネルギ準位の変化量が
異なることから、酸化または還元が直接作用するのでは
ない別の現象であることが考えられる。
This is because the inventor conducted an experiment and found that by changing the bias voltage applied between two types of substances, the type of gas causing nausea can be changed. In other words, if the test gas oxidizes, it will react broadly with reducing gases in general, as in the conventional technology, but since the amount of change in the energy level differs depending on the type of test gas, oxidation or It is possible that this is a different phenomenon that does not involve reduction directly.

印加するバイアス電圧により被検ガスの種類を選択する
ことができる性質は、本発明の顕著な作用および効果で
ある。したがって、バイアス電圧を変更できる電気回路
を用いると、異なる種類のガスを選択的に検出すること
ができる装置が得られる。また、特定の種類の被検ガス
のみを検出する装置では、その被検ガスに最も有効なバ
イアス電圧を固定的に設定しておけばよい。
The property that the type of gas to be detected can be selected by applying a bias voltage is a remarkable function and effect of the present invention. Therefore, the use of an electrical circuit that allows the bias voltage to be varied provides a device that can selectively detect different types of gas. Furthermore, in a device that detects only a specific type of gas to be detected, the most effective bias voltage for that gas to be detected may be fixedly set.

また本発明の方法では、被検ガスを酸化させるには不十
分な低い温度で還元性の被検ガスに反応する。これも、
酸化還元には本発明の検出方法が関係がないことを示す
理由の一つである。
Furthermore, in the method of the present invention, the reaction with the reducing test gas occurs at a temperature that is insufficiently low to oxidize the test gas. This too,
This is one of the reasons why the detection method of the present invention is not related to redox.

また本発明の方法では、素子温度を500℃を越える高
温にすると、本発明の特徴的なガス検出ができない。す
なわち、このような高温では被検ガスが酸化してしまい
、従来装置と同様の酸化および還元作用が行われること
になる。もちろん、係る状況を無視すると500℃を越
えて使用することもできる。
Further, in the method of the present invention, if the element temperature is increased to a high temperature exceeding 500° C., the characteristic gas detection of the present invention cannot be performed. That is, at such a high temperature, the gas to be detected is oxidized, and the same oxidation and reduction actions as in the conventional device occur. Of course, if such conditions are ignored, it can also be used at temperatures exceeding 500°C.

本発明によれば常温でもガス検出を行うことができるが
、空気中のガスを検出する場合には、空気中の水蒸気が
半導体の表面で液化して雑音となる。したがって、低濃
度の被検ガスを検出する場合には、ガス検出が空気中の
湿度に左右されて被検ガスの種類と濃度に応じた一様な
反応が再現できない。被検ガスのキャリアが水蒸気を含
まない乾燥空気あるいは乾燥窒素などの場合には、かな
り低い温度まで本発明のガス検出を実施することができ
る。一般に空気中のガス検出を行うには、空隙に与える
被検ガスあるいは素子そのものを、たとえば、傍熱型ヒ
ータで水蒸気が液化するおそれがない100℃以上に加
熱しておくことがよい。
According to the present invention, gas detection can be performed even at room temperature; however, when detecting gas in the air, water vapor in the air liquefies on the surface of the semiconductor, resulting in noise. Therefore, when detecting a low concentration test gas, gas detection is affected by the humidity in the air, and a uniform reaction depending on the type and concentration of the test gas cannot be reproduced. When the carrier of the gas to be detected is dry air or dry nitrogen that does not contain water vapor, the gas detection of the present invention can be carried out down to considerably low temperatures. Generally, in order to detect a gas in the air, it is preferable to heat the gas to be detected to be applied to the gap or the element itself, for example, to 100° C. or higher using an indirect heater to prevent water vapor from liquefying.

温度の上限は物質の種類により異なることも考えられる
が、還元性のガスが半導体表面の酸素と化合しやすくな
る300℃を越えないことが望ましい。
Although the upper limit of the temperature may vary depending on the type of substance, it is desirable that the upper limit does not exceed 300° C., at which the reducing gas easily combines with oxygen on the semiconductor surface.

したがって、本発明により素子を200°C前後に力■
熱して水蒸気の影響を排除しておき、バイアス電圧を例
えば−酸化炭素にもっとも強く感応する値近傍に設定す
ることにより、−酸化炭素のみに顕著に感応するガスセ
ンサが得られる。他の種類のガスについても、同様の原
理で選択的なセンサを得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the device is heated to around 200°C.
By heating to eliminate the influence of water vapor and setting the bias voltage near a value that is most sensitive to -carbon oxide, for example, a gas sensor that is significantly sensitive only to -carbon oxide can be obtained. For other types of gases, selective sensors can be obtained using similar principles.

二種類の物質の接触面には、試料ガスが出入りする空隙
を設けることが必要である。かりにこの接触面を被検ガ
スの雰囲気から封じた構造を作ってみると被検ガスに対
する反応は観測されない。
It is necessary to provide a gap between the two types of materials at the contact surface, through which the sample gas can enter and exit. If we create a structure that seals this contact surface from the atmosphere of the test gas, no reaction to the test gas will be observed.

実験的に空隙は数十μm程度が最も有効である。Experimentally, it has been found that a gap of approximately several tens of micrometers is most effective.

この空隙は10μmより小さいと被検ガスが入りにくく
なり適当ではない。また300μmを越える大きさでは
、接触面が機械的に不安定になって適当ではない。
If this gap is smaller than 10 μm, it will be difficult for the gas to be detected to enter, which is not appropriate. Moreover, if the size exceeds 300 μm, the contact surface becomes mechanically unstable and is not suitable.

実験室的な素子の構造としては、半導体物質の表面を所
定の粗さのサンドペーパで粗面に加工しておき、この粗
面を接触面として一定の機械力を印加しておく構造をと
った。これにより、適当な大きさの空店が連通して空隙
を形成することができる。一定の機械力を印加するには
、ばね構造が適当である。実用的な構造としては、水晶
振動子の保持構造のように、素子をばね構造で保持する
ものがよい。
The structure of the device in the laboratory is such that the surface of the semiconductor material is roughened with sandpaper to a predetermined roughness, and a certain mechanical force is applied using this rough surface as the contact surface. . As a result, empty spaces of appropriate size can communicate with each other to form a void. A spring structure is suitable for applying a constant mechanical force. As a practical structure, one in which the element is held by a spring structure, such as a holding structure for a crystal resonator, is preferable.

工業的には半導体物質を薄膜で作り、エツチングその他
生導体製造に用いる方法により表面の粗さを制御するこ
とがよい。
Industrially, it is preferable to form semiconductor materials into thin films and control the surface roughness by etching or other methods used to produce raw conductors.

接触面の空隙に試料ガスを導く方法はさまざまにあるが
、もっとも簡単には雰囲気中の拡散により導く方法が適
当である。この方法は反応までに時間を要するが装置の
機械構造は簡単である。適当な方法で試料ガスに気流を
生じさせておき、この気流の中に接触面の空隙を曝すよ
うにすれば反応の遅れが小さくなる。
There are various methods of introducing the sample gas into the voids in the contact surface, but the simplest method is to introduce it by diffusion in the atmosphere. Although this method requires time to react, the mechanical structure of the device is simple. By creating an airflow in the sample gas using an appropriate method and exposing the voids on the contact surface to this airflow, the reaction delay can be reduced.

素子を加熱する場合には電熱線による方法がよい。この
場合にも、従来装置にくらべると素子温度は低くてよい
から、加熱のための構造は簡単であり、加熱のためのエ
ネルギは小さくてよい。電熱線には温度制御用のサーモ
スタットを接続するごとがよい。
When heating the element, it is preferable to use a heating wire. In this case as well, the element temperature may be lower than in conventional devices, so the heating structure is simple and the heating energy may be small. It is best to connect a thermostat for temperature control to the heating wire.

二種類の固体物質として、接触させた状態でp型に作用
するものとして、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト
、酸化鉄、酸化クロムなどの半導体物質の焼結体、白金
、パラジウム、銀、ルテニウムなどの金属がある。また
n型に作用するものと 1して、酸化亜鉛、二酸化チタ
ン、二酸化珪素、酸化タングステンなどの半導体物質の
焼結体、亜鉛、インジウムなどの金属がある。上記p型
として作用するものとn型として作用するものの中から
、少なくとも一方が半導体物質になるようにして選択組
合せることにより、本発明の素子を構成することができ
る。
Two types of solid substances that act p-type when brought into contact are sintered bodies of semiconductor substances such as copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, iron oxide, and chromium oxide, platinum, palladium, silver, and ruthenium. There are metals such as Examples of substances that act on the n-type include sintered bodies of semiconductor materials such as zinc oxide, titanium dioxide, silicon dioxide, and tungsten oxide, and metals such as zinc and indium. The element of the present invention can be constructed by selecting and combining materials such that at least one of the materials acting as a p-type and those acting as an n-type is a semiconductor material.

本発明の方法は、酸素の存在しない雰囲気中であるいは
酸素濃度の変動する雰囲気中で実施できる。ある場合に
は酸素が存在しない雰囲気中では、空気中より高い感度
を示す。
The method of the invention can be carried out in an oxygen-free atmosphere or in an atmosphere with varying oxygen concentrations. In some cases, the sensitivity is higher in an oxygen-free atmosphere than in air.

二種類の固体物質には、その整流特性に対して順方向ま
たは逆方向のバイアス電圧を印加して電気特性の変化を
検出する。電気特性の変化は電流値の変化によることが
できる。また電気特性の変化は静電容量の変化によるこ
とも有効である。この場合には、バイアス電圧の極性は
整流特性に対して逆方向であることがよい。特に、静電
容量は数百ヘルツ以下の低周波数で検出することが有効
である。
A forward or reverse bias voltage is applied to the rectifying characteristics of the two types of solid materials to detect changes in their electrical characteristics. Changes in electrical characteristics can be caused by changes in current value. It is also effective to change the electrical characteristics by changing the capacitance. In this case, the polarity of the bias voltage is preferably in the opposite direction to the rectification characteristics. In particular, it is effective to detect capacitance at a low frequency of several hundred hertz or less.

〔実施例1〕 第1図は本発明実施例装置の素子構造を示す図である。[Example 1] FIG. 1 is a diagram showing the element structure of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

第一の物質lと第二の物質2とは絶縁性のセラミック基
板3および4により挟まれ、ばね5により機械的に保持
されている。この例では第一の物質は焼結されたZnO
であり、第二の物質は焼結されたCuOである。第一の
物質はn型の半導体物質であり、第二の物質はp型の半
導体物質であり、第一の物質1と第二の物質2が接触す
ると整流特性を示す。
The first substance 1 and the second substance 2 are sandwiched between insulating ceramic substrates 3 and 4 and are mechanically held by a spring 5. In this example the first material is sintered ZnO
and the second material is sintered CuO. The first material is an n-type semiconductor material, the second material is a p-type semiconductor material, and when the first material 1 and the second material 2 come into contact, they exhibit rectifying properties.

符号11および12はそれぞれ第一の物質および第二の
物質に形成された電極であり、符号31および41はそ
れぞれセラミック基板3および4の表面に形成された電
極である。電極11は電極31と接触し、電極12は電
極41と接触している。電極31にリード線32が接続
され、電極41にリード線42が接続されている。
Reference numerals 11 and 12 are electrodes formed on the first material and second material, respectively, and reference numerals 31 and 41 are electrodes formed on the surfaces of the ceramic substrates 3 and 4, respectively. Electrode 11 is in contact with electrode 31 and electrode 12 is in contact with electrode 41. A lead wire 32 is connected to the electrode 31, and a lead wire 42 is connected to the electrode 41.

第1図で第一の物質1の下面が凹凸状に描かれているが
、これは第一の物質の下面が粗面に形成され、第二の物
質2の表面と接触している構造を示す。この粗面による
接触面には空隙が形成されていて、ここに矢印Gで示す
ように試料ガスGが導かれる。
In Figure 1, the bottom surface of the first substance 1 is drawn as uneven, but this is because the bottom surface of the first substance is formed into a rough surface and is in contact with the surface of the second substance 2. show. A gap is formed in this rough contact surface, into which the sample gas G is guided as shown by arrow G.

第2図は本発明実施例装置の電気回路図である。FIG. 2 is an electrical circuit diagram of a device according to an embodiment of the present invention.

第一の物質lと第二の物質2とは上述のように接触面を
介して接触することにより整流特性を示し、等価的に第
2図に示すダイオードDのようになる。
The first substance 1 and the second substance 2 exhibit rectifying characteristics by coming into contact with each other through the contact surface as described above, and equivalently become like the diode D shown in FIG. 2.

このダイオードDのリード線32および42には、第2
図に示すように、電池E、可変抵抗器Rおよび電流計A
の直列回路が接続され、このリード線32および42の
間に電圧計■が接続される。
The leads 32 and 42 of this diode D have a second
As shown in the figure, battery E, variable resistor R and ammeter A
A series circuit is connected between the lead wires 32 and 42, and a voltmeter (2) is connected between the lead wires 32 and 42.

ここで、第一の物質1と第二の物質2との間の空隙に雰
囲気気体(例えば空気)のみがある状態で、可変抵抗器
Rを変化させてこのダイオードDの電圧電流特性を測定
する。次に、この第一の物質1と第二の物質2との間の
空隙に試料ガスを導入する。その状態でふたたびダイオ
ードDの電圧電流特性を測定する。
Here, with only atmospheric gas (for example, air) present in the gap between the first substance 1 and the second substance 2, the voltage-current characteristics of this diode D are measured by changing the variable resistor R. . Next, a sample gas is introduced into the gap between the first substance 1 and the second substance 2. In this state, the voltage-current characteristics of diode D are measured again.

電圧計Vの示す等しい電圧について、空隙に雰囲気気体
のみがあるときの電流値をIoとし、空隙に試料ガスが
導入されたときの電流値を■とすると、この電流比1/
Ioが試料ガスに対する感度となる。
For equal voltages indicated by voltmeter V, if the current value when only atmospheric gas is present in the gap is Io, and the current value when sample gas is introduced into the gap is ■, then this current ratio is 1/
Io is the sensitivity to the sample gas.

第3図は第1図の素子を第2図の回路に組み込んでダイ
オードDに印加する順方向バイアス電圧Vfを変化させ
たときに、この試料ガスに対する電流値■を測定した結
果である。試料ガスとして濃度8000ppm+ (雰
囲気気体中の濃度をいう。以下同じ。ここでは雰囲気気
体は空気。)の−酸化炭素COを混入すると第3図の実
線のような特性になり、濃度8000ppmのプロパン
CHI Hllを混入すると第3図の破線のようになる
。すなわち、バイアス電圧を変化することにより、被検
ガスを選択的に検出することができる。この例では試料
ガスを250℃に加熱して接触面の空隙に供給した。
FIG. 3 shows the results of measuring the current value (2) for this sample gas when the element shown in FIG. 1 was incorporated into the circuit shown in FIG. 2 and the forward bias voltage Vf applied to the diode D was varied. When -carbon oxide CO at a concentration of 8000 ppm+ (refers to the concentration in the atmospheric gas; the same applies hereinafter; the atmospheric gas is air here) is mixed as a sample gas, the characteristics as shown by the solid line in Figure 3 are obtained, and the characteristics of propane CHI with a concentration of 8000 ppm are mixed. When Hll is mixed, the result is as shown by the broken line in FIG. That is, by changing the bias voltage, the gas to be detected can be selectively detected. In this example, the sample gas was heated to 250° C. and supplied to the gap in the contact surface.

〔実施例2〕 第4図は上記実施例1と同様第1図の素子を第2図の電
気回路に組み込んだ場合の温度特性である。ただし、物
質1と物質2の接触面圧は第3図の場合の2倍である。
[Example 2] FIG. 4 shows the temperature characteristics when the element shown in FIG. 1 is incorporated into the electric circuit shown in FIG. 2, as in Example 1 above. However, the contact surface pressure between substance 1 and substance 2 is twice that in the case of FIG. 3.

横軸に試料ガスの温度を、縦軸に感度をとって測定して
いる。丸印は濃度4000ppmの一酸化炭素に対する
値、三角印は濃度8900ppmの水素ガスに対する値
、四角印は濃度4000ppmのプロパンガスに対する
値をそれぞれ示す0本例は第3図と素子の取付条件が異
なるので、絶対値は等しくならないが、バイアス電圧を
一定にした場合、−酸化炭素に対し特定の温度で感度が
最大になることがわかる。一方、このバイアス電圧では
濃度4000ppmのプロパンおよび濃度8900pp
mの水素では感度が低い。このことから適切なバイアス
電圧を選択することにより、−酸化炭素について選択性
があるセンサになることがわかる。
The horizontal axis represents the temperature of the sample gas, and the vertical axis represents the sensitivity. The circle mark indicates the value for carbon monoxide at a concentration of 4000 ppm, the triangle mark indicates the value for hydrogen gas at a concentration of 8900 ppm, and the square mark indicates the value for propane gas at a concentration of 4000 ppm. Therefore, although the absolute values are not equal, it can be seen that when the bias voltage is kept constant, the sensitivity to -carbon oxide becomes maximum at a specific temperature. On the other hand, at this bias voltage, propane concentration is 4000 ppm and propane concentration is 8900 ppm.
Sensitivity is low with m hydrogen. This shows that by selecting an appropriate bias voltage, the sensor can be made selective for -carbon oxide.

〔実施例3〕 第5図は上記実施例1に用いた装置において、供給する
試料ガス中の混入ガスの種類を変更したときの電流値の
変化を測定したものである。ただし、試料ガスの温度は
約220℃である。始めに、濃度8000ppmのプロ
パンガスを混入したが感応がなかったので、開始約4分
後に濃度8000ppmの一酸化炭素を混入した。−酸
化炭素に対してはリード管の時間遅れの後に感応した。
[Example 3] FIG. 5 shows the measurement of the change in current value when the type of mixed gas in the supplied sample gas was changed in the apparatus used in Example 1 above. However, the temperature of the sample gas is approximately 220°C. Initially, propane gas with a concentration of 8000 ppm was mixed, but there was no response, so carbon monoxide with a concentration of 8000 ppm was mixed in about 4 minutes after the start. - Sensitivity to carbon oxides occurred after a time delay in the reed tube.

さらに、約6分後に、上向の矢印で表示するところで、
雰囲気を空気に入れ換えた。
Furthermore, after about 6 minutes, at the point indicated by the upward arrow,
The atmosphere was replaced with air.

本実施例ではプロパンには感応せず、−酸化炭素には感
応するセンサを構成できることがわかる。
It can be seen that in this example, a sensor that is not sensitive to propane but sensitive to -carbon oxide can be constructed.

〔実施例4〕 第6図は上記実施例1に用いた装置において順方向バイ
アス電圧を0.3■とし、試料ガスに対する感度を測定
した結果を示す。試料ガスとしては、−酸化炭素、水素
、プロパンガスを250℃に加熱して用いた。この素子
は、水素、プロパンガスに対する感度に比べて一酸化炭
素に対する感度が高い。すなわち第6図に破線で示す感
度で考えると、水素、プロパンガスがそれぞれ1500
ppn+共存している場合でも、これらが雑音とならず
に1100ppの一酸化炭素を検出できることがわかる
[Example 4] FIG. 6 shows the results of measuring the sensitivity to sample gas in the apparatus used in Example 1, with the forward bias voltage set to 0.3 . As sample gases, -carbon oxide, hydrogen, and propane gases heated to 250°C were used. This element has higher sensitivity to carbon monoxide than to hydrogen and propane gas. In other words, considering the sensitivity shown by the broken line in Figure 6, hydrogen and propane gas each have a sensitivity of 1500
It can be seen that even when ppn+ coexists, 1100 pp of carbon monoxide can be detected without them causing noise.

〔実施例5〕 第7図は上記実施例1と同様の装置を用いて、二種類の
固体物質として、CooおよびZn0(Coo/ZnO
と表記する。以下同様に表記する。)により、空気を雰
囲気とする場合および窒素Ntを雰囲気とする場合につ
いて測定した結果で、バイアス電圧に対する感度(1/
Io)を示す図である。雰囲気温度は240℃である。
[Example 5] Figure 7 shows that Coo and ZnO (Coo/ZnO) were prepared as two solid substances using the same apparatus as in Example 1 above.
It is written as. The same description will be given below. ), the sensitivity to bias voltage (1/
It is a figure showing Io). The ambient temperature is 240°C.

各試料ガスの種類および濃度は図中に表記した。The type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

窒素雰囲気中において高い感度を示すことがわかる。It can be seen that high sensitivity is exhibited in a nitrogen atmosphere.

〔実施例6〕 第8図は、上記実施例1と同様の装置を用いて、二種類
の固体物質のうち一方を金属(パラジウム)とした例で
あり、P d / T t OZによる測定結果である
。雰囲気温度は同じ<240℃である。各試料ガスの種
類および濃度は図中に表記した。
[Example 6] Fig. 8 is an example in which one of the two types of solid substances was a metal (palladium) using the same apparatus as in Example 1, and the measurement results by P d / T t OZ are shown. It is. The ambient temperature is the same <240°C. The type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

窒素および一酸化炭素はその分子量が共に28であり、
比重差では窒素中の一酸化炭素を検出することができな
いが、本発明の方法ではこれを顕著に検出することがで
きる。
Nitrogen and carbon monoxide both have a molecular weight of 28,
Although it is not possible to detect carbon monoxide in nitrogen based on the difference in specific gravity, the method of the present invention can significantly detect carbon monoxide.

〔実施例7〕 第9図は、上記実施例1と同様の装置を用いて、二種類
の固体物質としてCu O/ S n Ozについて測
定した結果である。この例ではSnO,を絶縁基板の上
に薄膜状に形成し、表面に白金電極を形成した。雰囲気
温度は240℃である。各試料ガスの種類および濃度は
図中に表記した。
[Example 7] FIG. 9 shows the results of measurements for two types of solid substances, Cu 2 O/S n Oz, using the same apparatus as in Example 1 above. In this example, SnO was formed in the form of a thin film on an insulating substrate, and a platinum electrode was formed on the surface. The ambient temperature is 240°C. The type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

窒素雰囲気中で極めて高い感度を示すことがわかる。It can be seen that extremely high sensitivity is exhibited in a nitrogen atmosphere.

〔実施例8〕 第10図は、上記実施例1と同様の装置を用いて、二種
類の固体物質としてCuO/Ti0gについて測定した
結果である。雰囲気温度は240 ”C’である。各試
料ガスの種類および濃度は図中に表記した。
[Example 8] FIG. 10 shows the results of measurements on CuO/Ti0g as two types of solid substances using the same apparatus as in Example 1 above. The ambient temperature is 240"C'. The type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

この例では、この装置の精度で空気雰囲気中での感度が
なかった。
In this example, the accuracy of this device was not sensitive in an air atmosphere.

〔実施例9〕 第11図は、上記実施例1と同様の装置を用いて、二種
類の固体物質としてNiO/ZnOについて測定した結
果である。雰囲気温度は240℃である。
[Example 9] FIG. 11 shows the results of measurements for two types of solid substances, NiO/ZnO, using the same apparatus as in Example 1 above. The ambient temperature is 240°C.

各試料ガスの種類および濃度は図中に表記した。The type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

〔実施例10〕 第12図および第13図は、バイアス電圧の方向を整流
特性に対して逆方向に印加したときの検出感度を示す図
である。前記実施例1の装置で、電池の極性を二種類の
固体物質の整流特性に対して逆方向になるように設定し
て、同様の検出感度を測定した。二種類の固体物質は、
Cu O/ Z n Oである。第12図では雰囲気温
度は200℃であり、第13図では雰囲気温度は240
℃である。雰囲気はすべて空気であり、各試料ガスの種
類および濃度は図中に表記した。
[Example 10] FIGS. 12 and 13 are diagrams showing detection sensitivity when a bias voltage is applied in a direction opposite to the rectification characteristic. Using the apparatus of Example 1, the polarity of the battery was set to be in the opposite direction to the rectification characteristics of the two types of solid materials, and similar detection sensitivity was measured. The two types of solid substances are
CuO/ZnO. In Fig. 12, the ambient temperature is 200°C, and in Fig. 13, the ambient temperature is 240°C.
It is ℃. The atmosphere was all air, and the type and concentration of each sample gas are indicated in the figure.

第14図はこの実施例10とほぼ同等の条件で、印加す
るバイアス電圧のみを整流特性の順方向に設定したとき
の測定値である。
FIG. 14 shows the measured values when only the bias voltage to be applied was set in the forward direction of the rectification characteristics under conditions almost the same as in Example 10.

この実施例から、逆方向バイアス電圧によっても検出感
度があることがわかる。試料ガスがプロパンでは、その
感度I / I oは1以下になる場合が観測された。
From this example, it can be seen that the detection sensitivity is also achieved depending on the reverse bias voltage. When the sample gas was propane, the sensitivity I/Io was observed to be 1 or less.

また、試料ガスの種類により、バイアス電圧に対して感
度が逆転する現象が見られた。
Furthermore, depending on the type of sample gas, a phenomenon in which sensitivity was reversed with respect to bias voltage was observed.

〔実施例11〕 この実施例は、二種類の固体物質の間の電気特性の変化
を静電容量の変化により検出した例である。第15図に
示す装置を用いて測定を行った。すなわち、二種類の固
体物質1および2の構造およびこれに試料ガスを導入す
る構造については前記実施例1と同様であるが、バイア
ス電圧を整流特性に対して逆方向に印加すること、およ
びチョークコイルLとコンデンサCを用いて、交流的に
高いインピーダンスでバイアス電圧を供給することに特
徴がある。この二種類の固体物質1および2の電極間容
量を容量計51を用いて測定した。測定−用電源周波数
は可変周波数発振器52から供給した。
[Example 11] This example is an example in which a change in electrical characteristics between two types of solid substances was detected by a change in capacitance. Measurements were carried out using the apparatus shown in FIG. That is, the structures of the two types of solid materials 1 and 2 and the structure for introducing the sample gas into them are the same as in Example 1, but the bias voltage is applied in the opposite direction to the rectifying characteristics, and the choke It is characterized by using a coil L and a capacitor C to supply a bias voltage with high AC impedance. The interelectrode capacitance of these two types of solid materials 1 and 2 was measured using a capacitance meter 51. The power frequency for measurement was supplied from a variable frequency oscillator 52.

第16図はその測定結果の一例を示す。すなわち、二種
類の固体物質としてCu O/ Z n Oを用い、空
気雰囲気、温度240℃とし、電極間には逆方向バイア
ス0.3vを印加しておく。第16図の横軸は時間軸で
あり、X点で雰囲気中に試料ガスを導入した。そのX点
からの時間経過にしたがって、電極間容量値が変化した
状態を示す。縦軸は静電容量の絶対値である。第16図
の例では測定周波数は1kHz一定である。
FIG. 16 shows an example of the measurement results. That is, CuO/ZnO are used as two types of solid substances, the temperature is 240° C. in an air atmosphere, and a reverse bias of 0.3 V is applied between the electrodes. The horizontal axis in FIG. 16 is the time axis, and the sample gas was introduced into the atmosphere at point X. This shows a state in which the interelectrode capacitance value changes over time from the point X. The vertical axis is the absolute value of capacitance. In the example of FIG. 16, the measurement frequency is constant at 1 kHz.

第17図は、同様の条件で測定周波数をパラメタとして
測定した結果である。この測定範囲では周波数が低いほ
ど容量変化が大きくその検出感度がよいことがわかる。
FIG. 17 shows the results of measurement under similar conditions using the measurement frequency as a parameter. It can be seen that in this measurement range, the lower the frequency, the larger the capacitance change, and the better the detection sensitivity.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、次の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

■ 異なる種類の被検ガスを、部層、な装置で選択的に
検出できる。つまり、被検ガスの選択性は、素子物質、
素子へのバイアス電圧、素子または被検ガスの加熱温度
を目的に応じて選択すれば制御できる。特に、−酸化炭
素を選択するセンナは各種の安全装置に必要なため産業
界で強い要望があったが、本センサはこれを充たすもの
である。
■ Different types of gases to be detected can be selectively detected using different devices. In other words, the selectivity of the gas to be detected depends on the element material,
Control can be achieved by selecting the bias voltage to the element and the heating temperature of the element or the gas to be detected depending on the purpose. In particular, there has been a strong demand in industry for senna that selects -carbon oxide, as it is required for various safety devices, and this sensor satisfies this demand.

■ 本発明に係るセンサは被検ガスの酸化を利用するも
のでないため、素子を酸化に必要なほど高温に加熱して
おく必要がなく、小型で安価に製作できる。
(2) Since the sensor according to the present invention does not utilize oxidation of the gas to be detected, there is no need to heat the element to a high temperature required for oxidation, and the sensor can be manufactured in a small size and at low cost.

■ 本発明の方法は酸素を含まない雰囲気中または酸素
濃度が変動する雰囲気で実施できるので、各種プロセス
制御にきわめて有用に応用できる。
(2) Since the method of the present invention can be carried out in an atmosphere that does not contain oxygen or in an atmosphere where the oxygen concentration fluctuates, it can be extremely usefully applied to various process controls.

■ 本発明の方法は特に静電容量の変化を検出すること
により、きわめて高い検出感度を得ることができる。
(2) The method of the present invention can obtain extremely high detection sensitivity, especially by detecting changes in capacitance.

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

第1図は本発明実施例装置の素子の構造図。 第2図は本発明実施例装置の電気回路図。 第3図〜第14図は実測結果を示す図。 第15図は本発明実施例装置の静電容量による検出回路
を示す電気回路図。 第16図および第17図は静電容量に係る実測結果を示
す図。 ν 、¥>112 不212 I礒)f向パイ了ス (V) 九 6 図 0    0、+     0.2   0.3   
 0.4   0.5    0.6−、− vt (
V ) 九 7 聞 M 8 図 4Vt (V) 藁 9 図 篤 10  図 −−−Vf (V) 肩11図 CuO/ZnO20σC 冗12図 九 13 図 1/l。 一一目V) 菓14図 CuO/Zn0 J¥116図
FIG. 1 is a structural diagram of an element of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an electrical circuit diagram of a device according to an embodiment of the present invention. FIGS. 3 to 14 are diagrams showing actual measurement results. FIG. 15 is an electric circuit diagram showing a capacitance-based detection circuit of the device according to the embodiment of the present invention. FIG. 16 and FIG. 17 are diagrams showing actual measurement results regarding capacitance. ν, ¥>112 ¥¥>112 ¥¥¥¥¥112 ¥¥>112 ¥¥¥¥¥112 ¥¥>112 ¥¥¥¥¥112
0.4 0.5 0.6-, -vt (
V ) 9 7 M 8 Fig. 4Vt (V) Straw 9 Fig. Atsushi 10 Fig.---Vf (V) Shoulder 11 Fig. CuO/ZnO20σC Red 12 Fig. 9 13 Fig. 1/l. Ichimoku V) Ka 14 figure CuO/Zn0 J¥116 figure

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体の表面に試料ガスを接触させて、その半導
体の電気的特性の変化を検出することによりガス検出を
行う方法において、 少なくとも一方が半導体物質であって互いに接触させる
ことにより整流特性をもつ二種類の固体物質を接触面を
介して機械的に接触させ、 その接触面に空隙を形成しておき、 その空隙に試料ガスを導き、 その試料ガスに含まれる被検ガスの種類によりその半導
体物質表面のポテンシャル障壁エネルギ準位が異なる値
に変化することを電気的に検出する方法によりガス検出
を行うガス検出方法。
(1) In a method of gas detection by bringing a sample gas into contact with the surface of a semiconductor and detecting changes in the electrical characteristics of the semiconductor, at least one of them is a semiconductor material and by bringing them into contact with each other, the rectifying characteristics can be changed. Two types of solid substances are mechanically brought into contact via a contact surface, a gap is formed in the contact surface, and a sample gas is introduced into the gap. A gas detection method that electrically detects changes in the potential barrier energy level on the surface of a semiconductor material to different values.
(2)電気的に検出する方法は、 二種類の固体物質にその整流特性に対して順方向または
逆方向にバイアス電圧を印加しておき、前記二種類の固
体物質の間を流れる電流値の変化を検出する方法を含む
特許請求の範囲第(1)項に記載のガス検出方法。
(2) Electrical detection method involves applying a bias voltage to two types of solid materials in the forward or reverse direction with respect to their rectifying characteristics, and detecting the value of the current flowing between the two types of solid materials. A gas detection method according to claim (1), which includes a method of detecting a change.
(3)電気的に検出する方法は、 二種類の固体物質にその整流特性に対して逆方向にバイ
アス電圧を印加しておき、前記二種類の固体物質の間の
静電容量の変化を検出する方法を含む特許請求の範囲第
(1)項に記載のガス検出方法。
(3) Electrical detection method involves applying a bias voltage to two types of solid materials in opposite directions with respect to their rectifying characteristics, and detecting changes in capacitance between the two types of solid materials. The gas detection method according to claim (1), which includes a method of:
(4)少なくとも一方が半導体物質であり互いに接触せ
さることにより整流特性を生じる二種類の固体物質を試
料ガスが出入りできる空隙のある接触面を介して互いに
接触させた構造の素子と、この二種類の固体物質のそれ
ぞれに接続され、この二種類の固体物質の間にバイアス
電圧を与える電気回路と、 この二種類の固体物質の間の電気特性を検出する検出回
路と を備えたことを特徴とするガスセンサ。
(4) An element having a structure in which two types of solid materials, at least one of which is a semiconductor material and which produce rectifying properties when brought into contact with each other, are brought into contact with each other through a contact surface with a gap through which sample gas can enter and exit; It is characterized by being equipped with an electric circuit connected to each of the types of solid substances and applying a bias voltage between the two types of solid substances, and a detection circuit that detects the electrical characteristics between the two types of solid substances. gas sensor.
(5)接触面は、二種類の固体物質の少なくとも一方の
表面が粗面に形成され、この二種類の固体物質がこの粗
面を介して機械的に加圧されて接触する構造である特許
請求の範囲第(4)項に記載のガスセンサ。
(5) The contact surface has a structure in which at least one surface of two types of solid substances is formed into a rough surface, and the two types of solid substances are mechanically pressurized and brought into contact via this rough surface. A gas sensor according to claim (4).
(6)空隙は、接触面上にその間隔が10〜300μm
である多数の連通する空房を含むことにより形成された
特許請求の範囲第(4)項に記載のガスセンサ。
(6) The gap on the contact surface is 10 to 300 μm.
The gas sensor according to claim 4, which is formed by including a large number of communicating cavities.
(7)電気回路は、バイアス電圧の値を変更する回路を
含む特許請求の範囲第(4)項に記載のガスセンサ。
(7) The gas sensor according to claim (4), wherein the electric circuit includes a circuit that changes the value of the bias voltage.
(8)電気回路は、バイアス電圧の値が被検ガスの種類
に対応して設定または可変の構造である特許請求の範囲
第(4)項に記載のガスセンサ。
(8) The gas sensor according to claim (4), wherein the electric circuit has a structure in which the value of the bias voltage can be set or varied depending on the type of gas to be detected.
(9)電気回路は、バイアス電圧を整流特性の順方向ま
たは逆方向に印加する構造である特許請求の範囲第(4
)項に記載のガスセンサ。
(9) The electric circuit has a structure in which a bias voltage is applied in the forward direction or reverse direction of the rectification characteristic.
Gas sensor described in ).
(10)検出回路は、二種類の固体物質の間に流れる電
流値を検出する回路を含む特許請求の範囲第(9)項に
記載のガスセンサ。
(10) The gas sensor according to claim (9), wherein the detection circuit includes a circuit that detects a current value flowing between two types of solid substances.
(11)電気回路は、バイアス電圧を整流特性の逆方向
に印加する構造であり、 検出回路は、二種類の固体物質の間の静電容量を検出す
る回路を含む 特許請求の範囲第(4)項に記載のガスセンサ。
(11) The electric circuit has a structure in which a bias voltage is applied in the opposite direction of the rectification characteristic, and the detection circuit includes a circuit for detecting capacitance between two types of solid substances. Gas sensor described in ).
(12)二種類の物質は、それぞれ焼結された半導体物
質である特許請求の範囲第(4)項に記載のガスセンサ
(12) The gas sensor according to claim (4), wherein each of the two types of substances is a sintered semiconductor material.
(13)二種類の物質は、一方が酸化亜鉛を主成分とす
る物質であり、他方が酸化鋼、酸化ニッケル、酸化コバ
ルトの内から選ばれた物質を主成分とする物質である特
許請求の範囲第(12)項に記載のガスセンサ。
(13) In a patent claim, the two types of substances include one containing zinc oxide as a main component and the other containing a substance selected from among oxidized steel, nickel oxide, and cobalt oxide. Gas sensor according to range item (12).
(14)二種類の物質は、一方が焼結された半導体物質
であり、他方が金属である特許請求の範囲第(4)項に
記載のガスセンサ。
(14) The gas sensor according to claim (4), wherein one of the two types of materials is a sintered semiconductor material and the other is a metal.
(15)二種類の物質は、一方が酸化亜鉛を主成分とす
る物質であり、他方が銀、白金、パラジウムの内から選
ばれた金属を主成分とする物質である特許請求の範囲第
(14)項に記載のガスセンサ。
(15) One of the two types of substances is a substance whose main component is zinc oxide, and the other is a substance whose main component is a metal selected from silver, platinum, and palladium. 14) Gas sensor according to item 14).
(16)少なくとも一方が半導体物質であり互いに接触
させることにより整流特性を生じる二種類の固体物質を
試料ガスが出入りできる空隙のある接触面を介して互い
に接触させた構造の素子と、この二種類の固体物質のそ
れぞれに接続され、この二種類の固体物質の間にバイア
ス電圧を与えるとともに、上記接触面を通過する電流を
検出する電気回路と 少なくとも上記接触面を加熱する手段と を備えたことを特徴とするガスセンサ。
(16) An element having a structure in which two types of solid substances, at least one of which is a semiconductor material, which produce rectifying properties when brought into contact with each other, are brought into contact with each other through a contact surface with a gap through which sample gas can enter and exit; an electrical circuit connected to each of the solid materials, for applying a bias voltage between the two solid materials and detecting a current passing through the contact surface; and means for heating at least the contact surface. A gas sensor featuring:
(17)加熱する手段が、空隙に流入する試料ガスを加
熱する構造である特許請求の範囲第(16)項に記載の
ガスセンサ。
(17) The gas sensor according to claim (16), wherein the heating means has a structure that heats the sample gas flowing into the gap.
(18)加熱する手段が、素子を加熱する構造である特
許請求の範囲第(16)項に記載のガスセンサ。
(18) The gas sensor according to claim (16), wherein the heating means has a structure for heating an element.
(19)加熱する手段が、接触面の温度を100℃以上
300℃以下に設定する構造である特許請求の範囲第(
17)項に記載のガスセンサ。
(19) The heating means has a structure that sets the temperature of the contact surface to 100°C or more and 300°C or less.
17) Gas sensor according to item 17).
JP961386A 1985-06-29 1986-01-20 Gas detection method and gas sensor Expired - Lifetime JPH0711497B2 (en)

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