JPS6325681B2 - - Google Patents
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- JPS6325681B2 JPS6325681B2 JP56132182A JP13218281A JPS6325681B2 JP S6325681 B2 JPS6325681 B2 JP S6325681B2 JP 56132182 A JP56132182 A JP 56132182A JP 13218281 A JP13218281 A JP 13218281A JP S6325681 B2 JPS6325681 B2 JP S6325681B2
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- Japan
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- mol
- tio
- humidity sensor
- resistance
- metal oxide
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- Expired
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- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は金属酸化物半導体の焼結体からなり、
湿度を電気抵抗の変化として検出する湿度センサ
素子とその製造法に関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 一般に、ある種の金属酸化物半導体は水の分子
が金属酸化物半導体に吸脱着することにより、そ
の金属酸化物半導体の抵抗値が変化する性質が知
られている。 この性質を利用して湿度センサを作ることがで
きるが、既存の湿度センサ素子は再現性が悪い、
経時変化が大きい、感応速度が遅い、電気的に高
精度に検出することのできる体積抵抗率を備えて
いないなどの欠点がある。 そこで、本発明者等は、TiO2を主体として用
いた各種金属酸化物半導体焼結体を湿度センサへ
の応用について鋭意研究してきたが、これまで
に、特開昭55−163801号公報に示されるTiO2に
V2O5を0.1〜1.0モル％含む半導体焼結体、さらに
は特願昭55−115905（特開昭57−40901号）によつ
て提示したごとくTiO2に、３価の金属酸化物と
５価の金属酸化物のそれぞれ１種以上を0.1〜５
モル％含有する組成において、感湿特性の優れた
センサ素子の可能となることを見出した。 しかるに、近年のセンサデバイスへのニーズは
用途の多様化と相俟つて、湿度センサの性能及び
形状に対する要求も高まつており、湿度センサ素
子については、応答特性、耐候性とともに、小型
化に対応できるような抵比抵抗素材の開発が急務
となつている。つまり、デバイスの小型化として
厚膜、薄膜の利用が試みられているが、実用抵抗
値範囲となるような、感湿素材が望まれている。
また各種工業での乾燥工程の制御を湿度によつて
行なうことが、品質管理、さらには省エネルギー
の観点より、注目されており、高温、低湿雰囲気
において、使用可能な湿度センサ素子の開発が待
たれている。 〔問題点を解決するための手段〕 このような現状に鑑み、発明者らはさらに鋭意
検討の結果、TiO2に、５価の金属酸化物のうち
１種以上を0.1〜5mol％さらに１価の金属酸化物
のうち１種以上を0.1〜5mol％混合し、成型の
後、焼成して得られる金属酸化物半導体焼結体を
用いることにより、新規な低比抵抗センサが得ら
れることを見出したものであり、今後、湿度セン
サ素子として多方面への応用が期待されるものと
確信するものである。 本発明において、添加mol％を上記のように特
定したのは、0.1mol％添加によつて効果が明白
になり、5mol％以上添加した場合は、600℃以上
における焼成において、溶融してしまい焼結体が
つくれないためである。 また、本発明に係る湿度センサ素子は400℃以
上において、水蒸気に対する感度がなくなつてし
まう性質があるので、使用条件としては400℃以
下の温度に維持して使用する必要がある。 〔実施例〕 以下に、実施例をもつて、本発明を更に詳細に
説明する。 実施例 １ TiO2，V2O5，Li2CO3を原料として使用し、そ
れらを第１表に示す各種配合になるように調整し
た後、それぞれを800℃にて仮焼し、粉砕したの
ち厚さ１mm径10mmに成型し900℃にて１時間焼成
して湿度センサ素子とし、各焼結体の両面に電極
を設け湿度センサとした。この湿度センサの25℃
における抵抗値を測定した結果を示すと第１表に
示す通りである。 なお、Li2CO3は２価の炭酸塩であるが、焼成
時にCO2が分解蒸発して１価の金属酸化物である
Li2Oとなる。
湿度を電気抵抗の変化として検出する湿度センサ
素子とその製造法に関するものである。 〔従来技術とその問題点〕 一般に、ある種の金属酸化物半導体は水の分子
が金属酸化物半導体に吸脱着することにより、そ
の金属酸化物半導体の抵抗値が変化する性質が知
られている。 この性質を利用して湿度センサを作ることがで
きるが、既存の湿度センサ素子は再現性が悪い、
経時変化が大きい、感応速度が遅い、電気的に高
精度に検出することのできる体積抵抗率を備えて
いないなどの欠点がある。 そこで、本発明者等は、TiO2を主体として用
いた各種金属酸化物半導体焼結体を湿度センサへ
の応用について鋭意研究してきたが、これまで
に、特開昭55−163801号公報に示されるTiO2に
V2O5を0.1〜1.0モル％含む半導体焼結体、さらに
は特願昭55−115905（特開昭57−40901号）によつ
て提示したごとくTiO2に、３価の金属酸化物と
５価の金属酸化物のそれぞれ１種以上を0.1〜５
モル％含有する組成において、感湿特性の優れた
センサ素子の可能となることを見出した。 しかるに、近年のセンサデバイスへのニーズは
用途の多様化と相俟つて、湿度センサの性能及び
形状に対する要求も高まつており、湿度センサ素
子については、応答特性、耐候性とともに、小型
化に対応できるような抵比抵抗素材の開発が急務
となつている。つまり、デバイスの小型化として
厚膜、薄膜の利用が試みられているが、実用抵抗
値範囲となるような、感湿素材が望まれている。
また各種工業での乾燥工程の制御を湿度によつて
行なうことが、品質管理、さらには省エネルギー
の観点より、注目されており、高温、低湿雰囲気
において、使用可能な湿度センサ素子の開発が待
たれている。 〔問題点を解決するための手段〕 このような現状に鑑み、発明者らはさらに鋭意
検討の結果、TiO2に、５価の金属酸化物のうち
１種以上を0.1〜5mol％さらに１価の金属酸化物
のうち１種以上を0.1〜5mol％混合し、成型の
後、焼成して得られる金属酸化物半導体焼結体を
用いることにより、新規な低比抵抗センサが得ら
れることを見出したものであり、今後、湿度セン
サ素子として多方面への応用が期待されるものと
確信するものである。 本発明において、添加mol％を上記のように特
定したのは、0.1mol％添加によつて効果が明白
になり、5mol％以上添加した場合は、600℃以上
における焼成において、溶融してしまい焼結体が
つくれないためである。 また、本発明に係る湿度センサ素子は400℃以
上において、水蒸気に対する感度がなくなつてし
まう性質があるので、使用条件としては400℃以
下の温度に維持して使用する必要がある。 〔実施例〕 以下に、実施例をもつて、本発明を更に詳細に
説明する。 実施例 １ TiO2，V2O5，Li2CO3を原料として使用し、そ
れらを第１表に示す各種配合になるように調整し
た後、それぞれを800℃にて仮焼し、粉砕したの
ち厚さ１mm径10mmに成型し900℃にて１時間焼成
して湿度センサ素子とし、各焼結体の両面に電極
を設け湿度センサとした。この湿度センサの25℃
における抵抗値を測定した結果を示すと第１表に
示す通りである。 なお、Li2CO3は２価の炭酸塩であるが、焼成
時にCO2が分解蒸発して１価の金属酸化物である
Li2Oとなる。
【表】
この結果よりTiO2に対してV2O5，Li2Oの単独
添加においても焼結体の低抵抗化はある程度可能
となるが、V2O5とLi2Oを共存させることにより、
さらに低抵抗化することがわかる。しかるに、 この程度の低抵抗化では本発明の意図した目的
に対しては十分とはいえない。そこでさらに製造
工程を変えた方法にて検討した。 実施例 ２ TiO298モル％、V2O51モル％、Li2CO31モル％
の割合に秤量した原料を次のように２段階に分け
て仮焼する。まずTiO2とV2O5を混合粉砕した後
800℃にて１時間仮焼する。仮焼物にさらに
Li2CO3を添加して混合粉砕し再度800℃にて１時
間仮焼する。さらに粉砕し、成形（厚さ１mm、径
10mm）した後、900℃にて１時間焼成する。焼成
後、両面に電極を設けた素子の25℃における抵抗
値を第２表に示す。
添加においても焼結体の低抵抗化はある程度可能
となるが、V2O5とLi2Oを共存させることにより、
さらに低抵抗化することがわかる。しかるに、 この程度の低抵抗化では本発明の意図した目的
に対しては十分とはいえない。そこでさらに製造
工程を変えた方法にて検討した。 実施例 ２ TiO298モル％、V2O51モル％、Li2CO31モル％
の割合に秤量した原料を次のように２段階に分け
て仮焼する。まずTiO2とV2O5を混合粉砕した後
800℃にて１時間仮焼する。仮焼物にさらに
Li2CO3を添加して混合粉砕し再度800℃にて１時
間仮焼する。さらに粉砕し、成形（厚さ１mm、径
10mm）した後、900℃にて１時間焼成する。焼成
後、両面に電極を設けた素子の25℃における抵抗
値を第２表に示す。
【表】
第２表より明らかなごとく、実施例１と同じ組
成比でも、２段階の仮焼を行うことにより極めて
低抵抗かつ感湿特性の優れた素子の得られること
がわかる。TiO2にV2O5を添加することは前記し
た先願の特許により低抵抗化することがわかり、
これは原子価制御理論より説明できることがわか
つた。 本発明はLi2Oとさらに含有する組成において
見出されたものであり、かつ製造工程を工夫する
ことにより、低抵抗化が一層可能となることを発
明したものである。このような半導体化の原因と
しては、異種元素の固溶と焼結体組織における粒
界構造の変化が考えられるが、TiO2に添加する
V2O5とLi2Oがそれぞれに別途の効果を持ち、そ
れらの組合せによつて焼結体の低抵抗化が達成さ
れたものと考えられる。 本発明において、実施例では５価の金属酸化物
としてV2O5をまた１価の金属酸化物としては
Li2Oを用いた例について説明したが、前者につ
いてはNb2O5，Ta2O5，As2O5、後者については
K2O，Na2Oを使用しても同様の効果が得られる
ものであり、それぞれの組合せによるデータを示
すと第３表〜第６表に示す通りである。
成比でも、２段階の仮焼を行うことにより極めて
低抵抗かつ感湿特性の優れた素子の得られること
がわかる。TiO2にV2O5を添加することは前記し
た先願の特許により低抵抗化することがわかり、
これは原子価制御理論より説明できることがわか
つた。 本発明はLi2Oとさらに含有する組成において
見出されたものであり、かつ製造工程を工夫する
ことにより、低抵抗化が一層可能となることを発
明したものである。このような半導体化の原因と
しては、異種元素の固溶と焼結体組織における粒
界構造の変化が考えられるが、TiO2に添加する
V2O5とLi2Oがそれぞれに別途の効果を持ち、そ
れらの組合せによつて焼結体の低抵抗化が達成さ
れたものと考えられる。 本発明において、実施例では５価の金属酸化物
としてV2O5をまた１価の金属酸化物としては
Li2Oを用いた例について説明したが、前者につ
いてはNb2O5，Ta2O5，As2O5、後者については
K2O，Na2Oを使用しても同様の効果が得られる
ものであり、それぞれの組合せによるデータを示
すと第３表〜第６表に示す通りである。
【表】
【表】
【表】
以上述べたとおり、本発明はTiO2を主材とし
た酸化物半導体焼結体において、新規な低抵抗素
材が得られることを見出したものであり、十分評
価されるものと確信する。
た酸化物半導体焼結体において、新規な低抵抗素
材が得られることを見出したものであり、十分評
価されるものと確信する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TiO2に、５価の金属酸化物のうち１種以上
を0.1〜5mol％と、１価の金属酸化物のうち、１
種以上を0.1〜0.5mol％混合し、成型の後焼成し
て得られる金属酸化物半導体焼結体から成る湿度
センサ素子。 ２ TiO2に、まず５価の金属酸化物のうち１種
以上を0.1〜5mol％添加し、600℃以上の温度に
て仮焼した後、仮焼物に対してさらに１価の金属
酸化物のうち１種以上を0.1〜0.5mol％添加し600
℃以上の温度にて２度目の仮焼を行つた後、成
型、焼成することを特徴とする湿度センサ素子の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56132182A JPS5840801A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | 湿度センサ素子とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56132182A JPS5840801A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | 湿度センサ素子とその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5840801A JPS5840801A (ja) | 1983-03-09 |
| JPS6325681B2 true JPS6325681B2 (ja) | 1988-05-26 |
Family
ID=15075296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56132182A Granted JPS5840801A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | 湿度センサ素子とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840801A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6129407U (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-21 | 古河電池株式会社 | 浮標灯 |
| JPS62139262U (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-02 | ||
| JPS62279602A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-04 | 太陽誘電株式会社 | 感湿セラミツク抵抗素子 |
| JPS63202002A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-08-22 | 秩父セメント株式会社 | 湿度センサ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5710203A (en) * | 1980-06-20 | 1982-01-19 | Nippon Electric Co | Moisture sensitive element |
-
1981
- 1981-08-25 JP JP56132182A patent/JPS5840801A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5710203A (en) * | 1980-06-20 | 1982-01-19 | Nippon Electric Co | Moisture sensitive element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5840801A (ja) | 1983-03-09 |
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