RU2603337C1 - Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода - Google Patents
Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603337C1 RU2603337C1 RU2015129299/28A RU2015129299A RU2603337C1 RU 2603337 C1 RU2603337 C1 RU 2603337C1 RU 2015129299/28 A RU2015129299/28 A RU 2015129299/28A RU 2015129299 A RU2015129299 A RU 2015129299A RU 2603337 C1 RU2603337 C1 RU 2603337C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- sensor
- semiconductor base
- content
- trace impurities
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода и может быть использовано для экологического мониторинга. Датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки теллурида цинка, легированного антимонидом галлия ((ZnTe)0,85(GaSb)0,15), а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Изобретение обеспечивает при существенном упрощении технологии изготовления определение содержания кислорода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода. Изобретение может быть использовано для экологического мониторинга.
Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. Школа, 1987. - 287 с.). Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа кислорода точность определения невысока.
Известен также близкий по устройству датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент RU №2206083 М. Кл. G01 №27/12, опубликовано 10.06.2003).
Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность при контроле микропримесей кислорода. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операцию напыления металлических электродов.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик кислорода (Кировская И.А. Поверхностные явления. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. С. 159), основанный на контакте металл-полупроводник (GaAs), на связи изменения контактной разности потенциалов (КРП) с давлением газа (O2) и избирательности адсорбции при наличии двух и более газовых компонентов.
Недостатком данного устройства является невысокая чувствительность для контроля содержания кислорода (его точность сравнима с точностью термопарного манометра - ~5·10-3 мм рт.ст.) и трудоемкость осуществления контроля изменения контактной разности потенциалов под влиянием адсорбированного кислорода, сопряженного с необходимостью постановки сложного, трудоемкого метода измерения КРП и, соответственно, с операцией нанесения металлических электродов.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, позволяющего определять содержание микропримесей кислорода в газовых смесях при комнатной температуре.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, согласно изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки теллурида цинка, легированного антимонидом галлия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 - кривая зависимости величины адсорбции кислорода от температуры, на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания (Δf) пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления O2 (Ро2). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки теллурида цинка, легированного антимонидом галлия, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3.
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его массы, а соответственно, частоты колебания Δf.
Работа датчика осуществляется следующим образом. Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают анализируемый газ на содержание O2. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки (ZnTe)0,85(GaSb)0,15 происходит избирательная адсорбция молекул O2, увеличение массы композиции «пленка - кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание кислорода в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг. 3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость изменения частоты (Δf) от содержания кислорода (Ро2), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание кислорода с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,3 см3) в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс. Кроме того, исключается операция напыления на полупроводниковое основание металлических электродов, что повышает технологичность изготовления датчика.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статистическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Датчик микропримесей кислорода, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки теллурида цинка, легированного антимонидом галлия, при следующем соотношении (мол.%): ZnTe:GaSb=85:15, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129299/28A RU2603337C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015129299/28A RU2603337C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603337C1 true RU2603337C1 (ru) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015129299/28A RU2603337C1 (ru) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603337C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666576C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2018-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газоанализатор оксида углерода |
RU2710523C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2019-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU48049U1 (ru) * | 2004-10-22 | 2005-09-10 | Калинин Сергей Алексеевич | Полуавтоматический пистолет |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2423688C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газоанализатор |
RU2528118C1 (ru) * | 2013-02-01 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик |
RU2546849C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СмС тензотерм Рус" | Полупроводниковый датчик кислорода |
-
2015
- 2015-07-16 RU RU2015129299/28A patent/RU2603337C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU48049U1 (ru) * | 2004-10-22 | 2005-09-10 | Калинин Сергей Алексеевич | Полуавтоматический пистолет |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2423688C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газоанализатор |
RU2528118C1 (ru) * | 2013-02-01 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик |
RU2546849C2 (ru) * | 2013-07-05 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СмС тензотерм Рус" | Полупроводниковый датчик кислорода |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666576C1 (ru) * | 2017-05-10 | 2018-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газоанализатор оксида углерода |
RU2710523C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2019-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2326371C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2710523C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2274853C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2350937C1 (ru) | Датчик оксида углерода | |
RU2636411C1 (ru) | Датчик диоксида азота |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200717 |