JPS63233358A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPS63233358A JPS63233358A JP6424087A JP6424087A JPS63233358A JP S63233358 A JPS63233358 A JP S63233358A JP 6424087 A JP6424087 A JP 6424087A JP 6424087 A JP6424087 A JP 6424087A JP S63233358 A JPS63233358 A JP S63233358A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明はガスセンサに係り、特に、セラミックスからな
る絶縁基材上に対向電極と膜状の金属酸化物半導体とか
らなるガス感応体とを形成したガスセンサに関する。
る絶縁基材上に対向電極と膜状の金属酸化物半導体とか
らなるガス感応体とを形成したガスセンサに関する。
(従来の技術)
従来からガス感応体として金属酸化物半導体を用いたガ
スセンサの例が多く提案されている。
スセンサの例が多く提案されている。
例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム等のn型
半導体を用いた場合は、還元性ガスとの接触によりその
抵抗が減少することを利用してガスを検知する。逆に、
n型半導体を用いた場合には、還元性ガスとの接触によ
り抵抗が増加することを利用する。しかし、常温ではこ
の抵抗の減少または増加は起りに<<、ヒータによりセ
ンサを加熱して動作させている。そこで、例えば電極材
料には耐熱性を宵する金がよく用いられている。
半導体を用いた場合は、還元性ガスとの接触によりその
抵抗が減少することを利用してガスを検知する。逆に、
n型半導体を用いた場合には、還元性ガスとの接触によ
り抵抗が増加することを利用する。しかし、常温ではこ
の抵抗の減少または増加は起りに<<、ヒータによりセ
ンサを加熱して動作させている。そこで、例えば電極材
料には耐熱性を宵する金がよく用いられている。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが、たとえヒータで加熱したとしても、通常の場
合金属酸化物半導体のみでは感度が十分ではないので、
金属酸化物半導体に増感剤として貴金属を添加したり、
貴金属や金属酸化物を担持した触媒層を半導体の上に重
ねたりして用いられる。この方法は有効ではあるが、量
産性の点からは増感剤や触媒層を用いないより単純な構
造が求められる。
合金属酸化物半導体のみでは感度が十分ではないので、
金属酸化物半導体に増感剤として貴金属を添加したり、
貴金属や金属酸化物を担持した触媒層を半導体の上に重
ねたりして用いられる。この方法は有効ではあるが、量
産性の点からは増感剤や触媒層を用いないより単純な構
造が求められる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、増感剤や
触媒層を用いない単純な構造でも、還元性ガスに高い感
度を示すガスセンサを提供することを目的とするもので
ある。
触媒層を用いない単純な構造でも、還元性ガスに高い感
度を示すガスセンサを提供することを目的とするもので
ある。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明のガスセンサは、セラミックスからなる絶縁基材
と、この絶縁基材の表面に形成された、白金を30重量
%以上含む導体からなる対向電極と、この対向電極間に
形成された有機金属化合物を含むペーストを印刷、熱分
解した金属酸化物半導体薄膜からなるガス感応体とを具
備することを特徴とするものである。
と、この絶縁基材の表面に形成された、白金を30重量
%以上含む導体からなる対向電極と、この対向電極間に
形成された有機金属化合物を含むペーストを印刷、熱分
解した金属酸化物半導体薄膜からなるガス感応体とを具
備することを特徴とするものである。
(作用)
本発明は、前記のごとき構成により、増感剤や触媒層を
用いない単純な構造であるにもかかわらず、イソブタン
などの還元性ガスに高い感度を示すガスセンサを提供し
うるちのである。本発明のガスセンサにおいては、前記
の方法により形成した多孔質の金属酸化物半導体を透過
したガスが触媒活性を有する白金系電極との界面で、金
属酸化物半導体に吸着した酸素と反応して、半導体表面
への酸素の吸着量を変化させるものである。
用いない単純な構造であるにもかかわらず、イソブタン
などの還元性ガスに高い感度を示すガスセンサを提供し
うるちのである。本発明のガスセンサにおいては、前記
の方法により形成した多孔質の金属酸化物半導体を透過
したガスが触媒活性を有する白金系電極との界面で、金
属酸化物半導体に吸着した酸素と反応して、半導体表面
への酸素の吸着量を変化させるものである。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
第1図は本発明の一実施例で、セラミックスからなる絶
縁基材例えばアルミナよりなる絶縁基板1の一方の面に
70重量%の白金および30重−%のタングステンから
なる厚膜の発熱体2を設け、その上にはアルミナの絶縁
体3を膜状に設ける。
縁基材例えばアルミナよりなる絶縁基板1の一方の面に
70重量%の白金および30重−%のタングステンから
なる厚膜の発熱体2を設け、その上にはアルミナの絶縁
体3を膜状に設ける。
その際に、発熱体2の両端上にパッドを形成するために
、絶縁体3の当該箇所にはスルーホールを設ける。こう
して形成した膜状絶縁体3の上には、前記の発熱体2と
同じ材料により対向電極例えば白金系くし形電極4を設
け、その上に金属酸化物半導体からなるガス感応体例え
ば酸化スズ系半導体5を膜状に重ねて形成する。8はリ
ード線である。
、絶縁体3の当該箇所にはスルーホールを設ける。こう
して形成した膜状絶縁体3の上には、前記の発熱体2と
同じ材料により対向電極例えば白金系くし形電極4を設
け、その上に金属酸化物半導体からなるガス感応体例え
ば酸化スズ系半導体5を膜状に重ねて形成する。8はリ
ード線である。
前記半導体5は有機金属化合物を含むペーストをスクリ
ーン印刷、熱分解して作成される。即ち、まず、ペース
トのベースポリマーであるエチルヒドロキシエチルセル
ロースを、60〜80℃に加熱したテレピン油にくわえ
てかくはんする。これが完全に溶解したら、ヘキソエー
トスズとニオブレジネートとのキシレン溶液を加えて十
分に混合し、均一な溶液系ペーストを得る。このペース
トの組成は ヘキソエートスズ 49.4重量%ニオブレ
ジネート 0.6重量%エチルヒドロキシ
エチルセルロース 3.5重量% キシレン 15.0重量%テレピン
油 31.5重量%である。これを所
定のパータンに印刷し、120℃で15分間乾燥したの
ち、600℃の電気炉で10分間焼成する。上記のごと
きペースト中の有機金属化合物により生成した膜状の酸
化スズ系半導体5は、多孔質であるために、気体を透過
して電極4に到達させうるものである。
ーン印刷、熱分解して作成される。即ち、まず、ペース
トのベースポリマーであるエチルヒドロキシエチルセル
ロースを、60〜80℃に加熱したテレピン油にくわえ
てかくはんする。これが完全に溶解したら、ヘキソエー
トスズとニオブレジネートとのキシレン溶液を加えて十
分に混合し、均一な溶液系ペーストを得る。このペース
トの組成は ヘキソエートスズ 49.4重量%ニオブレ
ジネート 0.6重量%エチルヒドロキシ
エチルセルロース 3.5重量% キシレン 15.0重量%テレピン
油 31.5重量%である。これを所
定のパータンに印刷し、120℃で15分間乾燥したの
ち、600℃の電気炉で10分間焼成する。上記のごと
きペースト中の有機金属化合物により生成した膜状の酸
化スズ系半導体5は、多孔質であるために、気体を透過
して電極4に到達させうるものである。
第2図は比較例で、上記実施例における白金とタングス
テンからなる白金系くし形電極4のかわりに、金の厚膜
の対向電極となる金くし形電極6を設けたものである。
テンからなる白金系くし形電極4のかわりに、金の厚膜
の対向電極となる金くし形電極6を設けたものである。
第3図は従来例で、上記比較例の酸化スズ系半導体5の
」二に、さらに触媒層7を形成したものである。この触
媒層7は、白金をアルミナに担持した(両者の重量比1
:100)ものである。
」二に、さらに触媒層7を形成したものである。この触
媒層7は、白金をアルミナに担持した(両者の重量比1
:100)ものである。
本発明の一実施例(以下本実施例という)のセンサの感
度(空気中の抵抗値をガス中の抵抗値で除したもの)を
、比較例および従来例の感度とともに第1表に示す。
度(空気中の抵抗値をガス中の抵抗値で除したもの)を
、比較例および従来例の感度とともに第1表に示す。
第 1 表
本実施例は、イソブタンに対して、触媒層を設けた従来
例と同程度の感度を有しているが、−酸化炭素や水素へ
は従来例よりも感度が小さく、著しい選択性を示してい
ることがわかる。比較例はごく小さな感度しか示さない
が水素に対する感度はむしろ本発明の実施例よりも大き
くなっている。
例と同程度の感度を有しているが、−酸化炭素や水素へ
は従来例よりも感度が小さく、著しい選択性を示してい
ることがわかる。比較例はごく小さな感度しか示さない
が水素に対する感度はむしろ本発明の実施例よりも大き
くなっている。
なお、第1表はガス200 ppm+に対する感度(R
air / Rgas )で、素子温度は400℃であ
る。
air / Rgas )で、素子温度は400℃であ
る。
ガスセンサの素子温度と発熱体の消費電力との関係を第
4図に示す。即ち、本実施例Aは、触媒層をもたないた
めに従来例Bに比べて熱容量が小さく、したがって熱効
率の点ですぐれていることがわかる。
4図に示す。即ち、本実施例Aは、触媒層をもたないた
めに従来例Bに比べて熱容量が小さく、したがって熱効
率の点ですぐれていることがわかる。
なお、本実施例では平板状の絶縁基材を用いているが、
アルミナ製の絶縁管を絶縁基材として用い、管内にコイ
ル状の発熱体を挿入するという構成も有効である。また
、電極材料としては、白金を含む厚膜ペーストのみなら
ず、有機白金化合物を含む薄膜ペーストも密着性などの
点から効果的である。
アルミナ製の絶縁管を絶縁基材として用い、管内にコイ
ル状の発熱体を挿入するという構成も有効である。また
、電極材料としては、白金を含む厚膜ペーストのみなら
ず、有機白金化合物を含む薄膜ペーストも密着性などの
点から効果的である。
[発明の効果]
以上のように、本発明は、セラミックスからなる絶縁基
材と、この基材の表面に形成された、白金を30重量%
以上含む導体からなる対向電極と、この対向電極間に形
成された有機化合物を含むペーストを印刷、熱分解した
金属酸化物半導体薄膜からなるガス感応体とを具備する
ことを特徴としたガスセンサであり、増感剤や触媒層を
用いない単純な構造であるにもかかわらず、特定の還元
性ガス、たとえばイソブタンに対して高い感度と選択性
を示すものである。なお、対向電極の導体材料に含まれ
る白金が30重量%未満では感度特性におよぼす効果が
ほとんど期待できない。さらに金属酸化物半導体が有機
金属化合物を含むペーストを印刷、熱分解した多孔・質
のものでなければ、ガスが対向電極まで透過していくこ
とがないので、感度特性におよぼす効果はない。
材と、この基材の表面に形成された、白金を30重量%
以上含む導体からなる対向電極と、この対向電極間に形
成された有機化合物を含むペーストを印刷、熱分解した
金属酸化物半導体薄膜からなるガス感応体とを具備する
ことを特徴としたガスセンサであり、増感剤や触媒層を
用いない単純な構造であるにもかかわらず、特定の還元
性ガス、たとえばイソブタンに対して高い感度と選択性
を示すものである。なお、対向電極の導体材料に含まれ
る白金が30重量%未満では感度特性におよぼす効果が
ほとんど期待できない。さらに金属酸化物半導体が有機
金属化合物を含むペーストを印刷、熱分解した多孔・質
のものでなければ、ガスが対向電極まで透過していくこ
とがないので、感度特性におよぼす効果はない。
第1図は本発明に係るガスセンサの一実施例を示す断面
図、第2図はガスセンサの比較例を示す断面図、第3図
はガスセンサの従来例を示す断面図、第4図は本発明の
実施例および従来例のセンサ素子温度と発熱体の消費電
力との関係を示す特性図である。 1・・・絶縁基板、2・・・発熱体、3・・・絶縁体、
4・・・白金系くし形電極、5・・・酸化スズ系半導体
、6・・・全くし形電極、7・・・触媒層、8・・・リ
ード線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 泡1t7[W] 竺 4 図
図、第2図はガスセンサの比較例を示す断面図、第3図
はガスセンサの従来例を示す断面図、第4図は本発明の
実施例および従来例のセンサ素子温度と発熱体の消費電
力との関係を示す特性図である。 1・・・絶縁基板、2・・・発熱体、3・・・絶縁体、
4・・・白金系くし形電極、5・・・酸化スズ系半導体
、6・・・全くし形電極、7・・・触媒層、8・・・リ
ード線。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 泡1t7[W] 竺 4 図
Claims (1)
- セラミックスからなる絶縁基材と、この絶縁基材の表面
に形成された30重量%以上の白金を含む導体からなる
対向電極と、この対向電極間に形成された有機金属化合
物を含むペーストを印刷熱分解した金属酸化物半導体薄
膜からなるガス感応体とを具備することを特徴とするガ
スセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6424087A JPS63233358A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6424087A JPS63233358A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | ガスセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63233358A true JPS63233358A (ja) | 1988-09-29 |
Family
ID=13252419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6424087A Pending JPS63233358A (ja) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63233358A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01284747A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Ricoh Co Ltd | ガスセンサ |
US5273779A (en) * | 1991-12-09 | 1993-12-28 | Industrial Technology Research Institute | Method of fabricating a gas sensor and the product fabricated thereby |
EP0795625A1 (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-17 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Thin film deposition method and gas sensor made by the method |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP6424087A patent/JPS63233358A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01284747A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Ricoh Co Ltd | ガスセンサ |
US5273779A (en) * | 1991-12-09 | 1993-12-28 | Industrial Technology Research Institute | Method of fabricating a gas sensor and the product fabricated thereby |
EP0795625A1 (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-17 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Thin film deposition method and gas sensor made by the method |
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