RU2739146C1 - Полупроводниковый датчик оксида углерода - Google Patents
Полупроводниковый датчик оксида углерода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739146C1 RU2739146C1 RU2019144278A RU2019144278A RU2739146C1 RU 2739146 C1 RU2739146 C1 RU 2739146C1 RU 2019144278 A RU2019144278 A RU 2019144278A RU 2019144278 A RU2019144278 A RU 2019144278A RU 2739146 C1 RU2739146 C1 RU 2739146C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- carbon oxide
- sensitivity
- carbon monoxide
- semiconductor
- 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 области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Предложен полупроводниковый датчик оксида углерода, который состоит из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,25(CdSe)0,75 и подложки, которой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Датчик, выполненный согласно изобретению, позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков при существенном упрощении технологии его изготовления. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности, к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода и других газов. Изобретение может быть использовано в экологии.
звестен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров анализируемого вещества и газа-носителя (Вихиряев 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.
Известен также полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (In2O3), легированного оксидами щелочных металлов (Yamaura Hiroyuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru // J. Electrochem. Soc. – 1996. – V. 43. N 2. P. 36-37). Он позволяет детектировать 6,7 – 0,05 Па CO во влажном воздухе при 300 °С. Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура – 300°С и трудоемкость изготовления.
Ближайшим техническим решением к изобретению является газовый 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. G 01 №27/12, опубликовано 10.06.2003)
Недостатком известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей оксида углерода. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операции напыления металлических электродов.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.
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 состава (CdTe)0,25(CdSe)0,75.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 – конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 – кривые зависимости величины адсорбции оксида углерода от температуры при различных начальных давлениях (РСО), на фиг. 3 – градуировочная кривая зависимости изменения величины адсорбции (∆б) на полупроводниковой пленке от давления оксида углерода (РСО) при комнатной температуре. Кривые на фиг. 2 демонстрируют заметную адсорбцию оксида углерода на поверхности полупроводникового основания уже при комнатной температуре, увеличивающуюся с ростом начального давления (б1(СО)>б2(СО)); градуировочная кривая на фиг. 3 наглядно демонстрирует высокую адсорбционную чувствительность полупроводникового основания к оксиду углерода.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора на основе теллурида и селенида кадмия – (CdTe)0,25(CdSe)0,75, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3 (фиг. 1).
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его массы (соответственно частоты колебания), пропорционально изменению величины адсорбции (∆б).
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 оксида углерода. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки (CdTe)0,25(CdSe)0,75 происходит избирательная адсорбция молекул СО, увеличение массы композиции «пленка – кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего, соответствующего величине адсорбции. По изменению величины адсорбции (с изменением давления СО) с помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг. 3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость изменения величины адсорбции от содержания оксида углерода (РСО), следует: заявляемый датчик, при существенном упрощении технологии его изготовления, позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Полупроводниковый газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (CdTe)0,25(CdSe)0,75, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144278A RU2739146C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Полупроводниковый датчик оксида углерода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019144278A RU2739146C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Полупроводниковый датчик оксида углерода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739146C1 true RU2739146C1 (ru) | 2020-12-21 |
Family
ID=74063013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019144278A RU2739146C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Полупроводниковый датчик оксида углерода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739146C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009024774A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Thorn Security Limited | Gas sensor operation with feedback control |
RU2544272C2 (ru) * | 2013-06-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ изготовления материала газового сенсора для детектирования монооксида углерода со без нагревания |
RU2610349C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2631010C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор оксида углерода |
-
2019
- 2019-12-27 RU RU2019144278A patent/RU2739146C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009024774A1 (en) * | 2007-08-22 | 2009-02-26 | Thorn Security Limited | Gas sensor operation with feedback control |
RU2544272C2 (ru) * | 2013-06-17 | 2015-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ изготовления материала газового сенсора для детектирования монооксида углерода со без нагревания |
RU2610349C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2631010C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор оксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2326371C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2739146C1 (ru) | Полупроводниковый датчик оксида углерода | |
RU2733799C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2631010C2 (ru) | Полупроводниковый анализатор оксида углерода | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2700036C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2458338C2 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2666189C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2350937C1 (ru) | Датчик оксида углерода |