RU2610349C1 - Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода - Google Patents
Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610349C1 RU2610349C1 RU2015140381A RU2015140381A RU2610349C1 RU 2610349 C1 RU2610349 C1 RU 2610349C1 RU 2015140381 A RU2015140381 A RU 2015140381A RU 2015140381 A RU2015140381 A RU 2015140381A RU 2610349 C1 RU2610349 C1 RU 2610349C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- semiconductor base
- oxygen
- substrate
- sensitivity
- 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
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 области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода. Изобретение может быть использовано для экологического мониторинга. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора теллурида кадмия, легированного селенидом кадмия состава (CdSe)0,5(CdTe)0,5, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание 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 (Вихиряев Д.Ф., 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. G01N 27/12, опубл. 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: Из-во ОмГТУ, 2001. С. 159), основанный на контакте металл - полупроводник (GaAs), на связи изменения контактной разности потенциалов (КРП) с давлением газа (О2) 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 измерения 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 полупроводникового твердого раствора теллурида кадмия, легированного селенидом кадмия, состава (CdSe)0,5(CdTe)0,5, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 - кривая зависимости величины адсорбции кислорода на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, от температуры, на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости величины адсорбции кислорода на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, от давления O2 (РО2) при комнатной температуре. Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора на основе селенида и теллурида кадмия - (CdSe)0,5(CdTe)0,5, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3.
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих при разных давлениях на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и сопровождающихся изменением величины адсорбции с изменением давления.
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 О2. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки теллурида кадмия, легированного селенидом кадмия, (CdSe)0,5(CdTe)0,5 происходит избирательная адсорбция молекул О2, ее увеличение с увеличением давления (РО2). По величине изменения адсорбции 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 величины адсорбции от содержания кислорода (РО2), следует: заявляемый датчик, при существенном упрощении технологии его изготовления, позволяет определять содержание кислорода с чувствительностью, в несколько раз превышающей 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 статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Датчик микропримесей кислорода, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора теллурида кадмия, легированного селенидом кадмия, - (CdSe)0,5(CdTe)0,5, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140381A RU2610349C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140381A RU2610349C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610349C1 true RU2610349C1 (ru) | 2017-02-09 |
Family
ID=58457893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015140381A RU2610349C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610349C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2739146C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый датчик оксида углерода |
RU2740737C1 (ru) * | 2019-12-04 | 2021-01-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Каскадный полупроводниковый детектор для газовой хроматографии |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2274854C1 (ru) * | 2004-08-03 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Пьезорезонансный газовый датчик |
RU2464553C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
CN103364444A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-10-23 | 国家纳米科学中心 | 利用基于纳米压电半导体材料的纳米发电机进行气体探测的方法 |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
-
2015
- 2015-09-22 RU RU2015140381A patent/RU2610349C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2274854C1 (ru) * | 2004-08-03 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Пьезорезонансный газовый датчик |
RU2464553C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
CN103364444A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-10-23 | 国家纳米科学中心 | 利用基于纳米压电半导体材料的纳米发电机进行气体探测的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кировская И.А. Поверхностные явления. Омск: Из-во ОмГТУ, 2001, c. 159. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2740737C1 (ru) * | 2019-12-04 | 2021-01-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Каскадный полупроводниковый детектор для газовой хроматографии |
RU2739146C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый датчик оксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2636411C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2666189C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2700036C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2631010C2 (ru) | Полупроводниковый анализатор оксида углерода | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2350937C1 (ru) | Датчик оксида углерода | |
RU2458338C2 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2710523C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200923 |