TWI252915B - Oxygen sensor using oxide semiconductor - Google Patents

Description

1252915 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於具有由依照氣体氣相的氧分壓來變化電 阻値的氧化物半導體所組成之氣體減測部分的氧檢測器； 更詳細的話，則是關於測定用於爲了提升排氣的淨化率或 是減輕燃料費而控制汽車等的排氣之空燃比的空燃比反饋 控制系統之氧分壓的氧檢測器。此處，空燃比是指空氣與 燃料的比，氧分壓與空燃比是1比1的關係。本發明係針 對使用小型又構造上簡單的氧化物半導體的氧檢測器之技 術領域，能提供使用於大範圍的氧分壓下感度良好之氧化 物半導體的氧檢測器，另外爲了偵測汽車等之淨化排氣用 觸媒的劣化而能提供用於汽車等之排氣觸媒劣化偵知系統 的氧檢測器，又爲了促使鍋爐等之燃燒效率最佳化而能提 供用於空燃比反饋控制系統的氧檢測器。 【先前技術】 過去，一般汽車用的氧氣檢測器，例如先前技術文獻 中所記載，主要是用固體電解質的氧檢測器（例如，參考 曰本專利文獻1 )。這種型式的檢測器是將基準極與測定 極之氧分壓的不同作爲起電力來進行測定，由於基準極爲 必要’而會有構造上複雜並且對於小型會造成困難的問題 點。爲了克服這個問題點，而開發出不需要先前技術文獻 中所記載的基準極之電阻型氧氣檢測器（參考日本專利文 獻2)。簡單說明這個電阻型氧氣檢測器的測定原理，則 -5- (2) 1252915 是首先當氣相的氧分壓變化時，氧化物半導體的氧空洞濃 度發生變化。氧化物半導體的電阻率或是導電度與氧空洞 濃度有1比1的對應關係’隨著氧空洞濃度的變化，氧化 物半導體的電阻率也發生變化。因此經由測定該電阻率就 能得之氣相中的氧分壓。 使用氧化物半導體的氧檢測器的氧檢測器，當輸出爲 電壓時，把基準電阻串聯在氣體檢測材料，也就是串聯在 氧化物半導體，在該處負載一定的電壓，將氧化物半導體 或是基準電阻的電位差作爲輸出來利用。此處，基準電阻 是指持有一定値的電阻，或者是指類似氣體檢測材料中電 阻的溫度依賴性但沒有氧分壓依賴性的溫度補償材料。此 電路圖顯示於第1圖中。一定電壓設爲E，氣體檢測部分 也就是氧化物半導體的電阻設爲Rgl，基準電阻設爲rs1 ，貝[J Rgi，Rsi如同下式。

Rgi= rgixexp ( Ea,gi/RT) xP1/nl ( 1 )

Rsi^ rsixexp ( Ea3si/RT) ( 2 ) 此處，Rg l及Rs i分別表示氣體檢測材料及基準電阻 的固有電阻，Ea，gi及Ea，sl分別表示氣體檢測材料及基準 電阻的活性化能量。P爲氧分壓，n i爲氣體檢測材料的固 有値，氧化鈽約爲6。基準電阻爲一定的電阻時Ea sl爲〇 。此處，氣體檢測材料、基準電阻的電位差分別設爲Vgl 、Vsl，則形成爲下式

Vgi = Rgi/ ( Rsi + Rgi ) xE (3)

Vsi - Rsi/ ( Rsi + Rgi ) xE ( 4 ) -6 - (3) 1252915 ，v g 1或是 v s i爲檢測器輸出。達到此輸出與氧分壓的對 數幾乎成直線關係則是= 6時，至少是氧分壓的1 〇位 數程度的範圍，因而大範圍則會大幅脫離直線。因此氧分 壓之1 〇位數程度的範圍以外會有使用有這樣的電路之氧 化物半導體的氧檢測器無法測定的問題點。 【曰本專利文獻1】日本專利特開昭5 5 - 1 3 73 3 4號 公報

【日本專利文獻2】日本專利特開昭62 - 1 74644號 公報 【發明內容】

在於這樣的情況下，本發明團隊鑑於上述的過去技術 ，以在於氧分壓的對數所對應的輸出之間的關係比過去有 更大範圍之氧分壓的狀態下可達到幾乎呈直線狀關係的輸 出爲目的而經過不斷重複硏究的結果：發現複數個並聯將 基準電阻串聨在氣體檢測電阻材料的電路，並在該電路負 載一定的電壓，以複數個基準電阻之電位差的和或平均， 或者複數個氣體減測材料之電位差的和或平均來當作檢測 器的輸出，才得以達成所期望的目的，也因而完成本發明 本發明之目的是提供藉由在氣體檢測材料將基準電阻 呈串聨接接的電路複數個並聯連接，並在該電路負載一定 的電壓，以複數個基準電阻之電位差的和或平均，或者複 數個氣體檢測材料之電位差的和或平均來當作檢測器的輸 -7- 1252915 (4) 出，使用在氧分壓的對數所對應的輸出的關係是比過去大 的範圍之氧分壓下可達到幾乎成直線關係的輸出之氧化物 半導體的氧檢測器。本發明的另外目的是提供用於促使燃 燒機構的燃燒最佳化的之燃比反饋控制系統之的檢測器裝 置。 爲了解決上述課題，本發明藉由下述的技術性手段來 構成。 (1 )使用氧化物半導體的氧檢測器，其特徵爲： (a )具有並聯複數個將氣體檢測材料也就是將 氧化物半導體與基準電阻串聯連接的電路之並聯電路， (b )把在於上述電路負載一定電壓時的複數個 基準電阻之電位差的和或平均，或者複數個氣體檢測材料 之電位差的和或平均來作爲檢測器的輸出。 (2 )如同前述第（1 )項之使用氧化物半導體的氧檢 測器，其中具有用來求出複數個基準電阻之電位差的和或 平均，或者複數個氣體檢測材料之電位差的和或平均之電 壓加算電路。 (3 )如同前述第（2 )項之使用氧化物半導體的氧檢 測器，其中具有用來測定電壓加算電路的輸出也就是測定 電壓之電路。 (4 )如同前述第（1 ) 、（ 2 )或（3 )項之使用氧化 物半導體的氧檢測器，其中具有用以負載一定的電壓之定 電壓電源。 (5) 如同前述第（1) 、 （2) 、（3)或（4)項之 -8- 1252915 (5) 使用氧化物半導體的氧檢測器，其中具有加熱器。 (6) 如同前述第（1) 、（2) 、（3) 、（4)或（5 )項之使用氧化物半導體的氧檢測器，其中氣體檢測材料 也就是氧化物半導體爲：氧化铈、氧化鈦、氧化鎵、氧化 錫以及含有這些氧化物的複合氧化物。 (7) 如同前述第（1) 、（2) 、（3) 、（4) 、（5 )或（6 )項之使用氧化物半導體的氧檢測器，其中基準 電阻爲：電阻値的溫依賴性與氧化物半導體相類似，且是 沒有電阻値的氧濃度依賴性之溫度補償材。 (8) 如同前述第（7)項之使用氧化物半導體的氧檢 測器，其中溫度補償材爲氧離子傳導體。 (9) 如同前述第（1) 、（2) 、（3) 、（4) 、（5 )、（6 ) 、 （ 7 )或（8 )項之使用氧化物半導體的氧檢 測器，其中氧化物半導體的形狀爲厚膜。 (1 0 )針對氧檢測器裝置，其特徵爲：把使用前述第 (1) 、( 2 ) 、( 3 ) 、（4) 、（5) 、（6) 、（7)、 (8 )或（9 )項的任何一項之氧化物半導體的氧檢測器設 爲爲構成要件。 (1 1)針對用來控制燃燒機構的空燃比之空燃比反饋 控制系統，其特徵爲：把使用前述第（1 ) 、 （ 2 ) 、 （3 )、(4 ) 、 ( 5 ) 、 ( 6 ) 、( 7 ) 、（ 8 )或（9 )項的任 何一項之氧化物半導體的氧檢測器設爲構成要件。 (1 2 )如同前述第（1 1 )項之空燃比反饋控制系統， 其中控制汽車等的排氣之空燃比。 -9- (6) 1252915 其次，更詳細說明本發明。本發明之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其特徵爲：具有複數個並聯將氣體檢測材 料也就是將氧化物半導體與基準電阻串聯連接的電路之並 聯電路，並把在於上述電路負載一定電壓時的複數個基準 電阻之電位差的和或平均，或者複數個氣體檢測材料之電 位差的和或平均來作爲檢測器的輸出。複數個並聯將氣體 檢測材料也就是將氧化物半導體與基準電阻串聯連接之電 路，並把在於上述電路負載一定電壓時的複數個基準電阻 之電位差的和或平均來作爲輸出之使用氧化物半導體的氧 檢測器之電路顯示在第2圖中。第2圖中，Rsn表示第η 項的基準電阻，Rgn表示第η項的氣體檢測材料。負載一 定電壓Ε，將在於基準電阻的電位差設爲Vsn則能用下式 來表示。 VSn~ Rsn/ ( Rsn + Rgn) xE ( 5 ) 將檢測器的輸出設爲，則Vc^tput爲VSn的和或平均 〇 [第1式] η Ί η Σ Vsk 或是 丄Σ Vsk k=l nk=l 另外將在於R g n的電位差設爲V g n ’則V 〇 u t p u t也能用V g n 的和或平均之値。 [第2式] Σ vgk或是 丄Σ vgk k=l nk=\ 對於用來求出複數個基準電阻之電位差的和或平均’ -10- 1252915 (7) 或者複數個氣體檢測材料之電位差的和或平均之電路則不 受限制，例如有如同第3圖所示的電路。此電路則是成爲 下式。 [第3式] V〇utput= Rf X — ( 6) A: = 1 此處，若是Rmk ( k = 1、2 ...... n)則得到電 位差的和，若是Rmk = nRf ( k = 1、2 ...... η )則得到電 位差的平均。第3圖中右側的運算放大器係從接地來看進 行正的輸出，若是從接地來看即使是負的電壓也能輸出則 能省略。第3圖所示的電路理論上是電壓加算運算放大器 ，現實上的電路則稍微複雜些。 氣體檢測材料必須保持在所欲測定的氣相中，不過基 準電阻則不必保持在所欲測定的氣相中。例如檢查來自汽 車引擎的排氣之氧分壓時，氣體檢測材料必須把持在排氣 中，不過基準電阻則是排氣中或排氣的外面皆可。只不過 基準電阻爲溫度補償材料時，若在最接近氣體檢測材料處 有溫度補償材料則精度變好，所以把持在排氣中較佳。氣 體檢測材料的氧化物半導體例如能列舉有氧化鈽、氧化鈦 、氧化鎵等，但並不侷限於這些。另外基準電阻也能是具 有固定電阻値的電阻，也能是溫度補償材料。溫度補償材 料例如能列舉有離子傳導體、被玻璃密封的氧化物半導體 等，但並不侷限於這些。另外氣體檢測材料的形態能是立 體、厚膜、薄膜等種種的形態，不過厚膜、薄膜形態則必 須是基板。基板材料例如爲絕緣體也就是氧化銘、氧化鎂 -11 - 1252915 (8) 、石英等’但並不侷限於這些。 基準電阻並沒有限定形態。基準電阻爲具有固定電阻 値的電阻時，必須與氣體檢測材料相鄰設置，設置位置則 爲任意。基準電阻爲溫度補償材料時，最好是與氣體檢測 材料相鄰來設置溫度補償材料。 氣體檢測材料或溫度補償材料包括使用電極材料，不 過電極材料列舉有Pt、Au、Pd等的貴金屬以及導電性氧 化物等。檢測器的製作方法則爲任意。 帶有加熱器之使用氧化物半導體的氧檢測器時，例如 在於基板上安裝陶瓷加熱器、矽微型加熱器等。只不過加 熱器的安裝位置、加熱器的形狀、加熱器的特性都沒有特 別的限定。 本發明之使用氧化物半導體的氧檢測器時，能用於備 有顯示部的氧檢測器裝置。這個裝置把本發明之使用氧化 物半導體的氧檢測器、及將輸出也就是將V〇utput轉換成 氧分壓的電路、及顯示該氧分壓的顯示部來作爲基本的構 成要件而能任意設計。 本發明之汽車用空燃比反饋控制系統，例如有··把本 發明之使用氧化物半導體的氧檢測器、及測定流入到引擎 的空氣流量的流量計、及將燃料噴入引擎的燃料噴射器、 及接收來自氧檢測器或流量計的訊號，經計算來控制燃料 噴射器的燃料噴射量的控制電路來作爲基本的構成要件， 但並侷限於這些。 另外本發明的促使燃燒機構的燃燒效率最佳化之空燃 -12- (9) 1252915 比反饋控制系統，例如有：把本發明之使用氧化 的氧檢測器、及測定流入到燃燒機構的空氣流量 、及控制噴入到燃燒機構內的燃料的燃料控制器 來自氧檢測器或流量計的訊號，經計算來將輸出 燃料控制器的電子控制單元來作爲基本的構成要 侷限於這些。 進而本發明的汽車排氣觸媒劣化偵知系統， 把本發明之使用氧化物半導體的氧檢測器、及讀 檢測器的訊號而經計算判斷觸媒是否劣化的電子 、及接收來自電子控制單元的訊號，顯示觸媒是 的顯示部來作爲基本的構成要件，但並侷限於這 藉由δ十昇來求得過去技術中之氧分壓與輸出 係，顯示在第4圖中。電路圖與第1圖相同。另 保持在一定的溫度。此情況，式（1 )中的（Ea 2 項可以不考量。因此氣體檢測材料的電阻設爲下 Rgi = rgl χΡ1/η1 ( 7 ) 然而 P:氧分壓（atm) ，Rgi=l(MQ)，〜= 基準電阻爲Rsl=2(kQ)，以下式

Vsi — Rsi/ ( Rsi + Rgi) xE (8) 來求出輸出。此處，E=10(V)。從第4圖能 (P / a t m )從一1 1到一 2 1則是達到幾乎是直線， 的範圍則已不成爲直線，而且斜率變小。 其次，本發明中的計算例子顯示在第5 0中 爲第2圖時，此處使用2種氣體檢測材料。電阻 物半導體 的流量計 、及接收 訊號送到 件，但並 例如有： 取來自氧 控制單元 否已劣化 itti 〇 電壓的關 外檢測器 p/RT)的 式， =6。另外 明白，log 除此以外 。電路圖 値爲 -13- (10) 1252915

Rg 1 = rgi xP1/nl ( 9) Rg ；2 = rg2 xP1/n2 ( 10 ) ，然而 P ： 氧分壓（atm ) ，Rgl = Rg2 = 1 ( M Ω ) ，：Q 1 = =6。另外 基準電阻分別爲 Rsl = 2 ( k Ω )’ RS2 = 200 ( kQ ) ，藉 由下述式子來求 出輸出。 V< > 1 — Rsi/ ( Rsi+Rgi) xE ( 11 ) 5 2 — Rs2/ ( Rs2 + Rg2 ) xE ( 12 ) v( 3 U t p l lt= ( Vsl + Vs2 ) /2 ( 13 ) 此處，E = 1 0 ( V )。從第5圖能明白，log ( P/atm )從〇 到- 2 1達到幾乎是直線，而得知能大範圍的測定。欲測 定更大範圍的氧分壓時，進而如同第2圖來連接將氣體檢 測材料與基準電阻串聯連接的電路，若是氣體檢測材料與 基準電阻的電阻値爲最佳化則是能測定。以上的結果爲檢 測器保持在一定溫度的狀況。 其次，考量檢測器在不是一定溫度而是溫度變動的氣 相下使用的狀況，將氣體檢測材料的電阻Rgl及Rg2的活 性化能量設爲Ea，gl及Ea，g2，則形成爲下式。 R g l ~ r g i x e x p ( Ea,glRT) xpl/nl ( 14) Rg2 二 r g2 x exp ( Ea，g2/RT) Xpl/nl ( 15 ) 此處，基準電阻Rsi及Rs2分別與Rgl或Rg2相同都持有 活性化能量，則形成爲下式。 R s 1 = Γ s 1 X ( Ea,gl/RT) ( 16 ) Rs2 = rS2 x ( Ea,g2/RT) ( 17 ) 因此將Rgi、Rg2、Rsi、Rs2代入到式（1 1 )及（12 )中來 -14- (11) 1252915 進行計算，則形成爲下式。 vsl= rsl/ ( rsl+ rglxP1/nl) xE ( 18) VS2= rS2/ ( rS2+ fg2xP1/n ) xE (19)

式（1 8 )及（1 9 )中不含溫度的項。也就是V s i及V s 2沒 有溫度依賴性。如以上所述’若是基準電阻與氣體檢測材 料相同有溫度依賴性，則即檢測器的溫度沒有保持一定’ 輸出仍不會變動。

本發明的氧檢測器，其特徵爲：具有並連複數個把基 準電阻串聯在氧化物半導體的電路之並聯電路，並把在於 該電路負載一定電壓時的複數個基準電阻之電位差的和或 平均，或者複數個氣體減測材料之電位差的和或平均來當 作檢測器的輸出；利用本發明來達成能：< 1 >提供使用 在氧分壓的輸出所對應的對數的關係比過去更大範圍之氧 分壓的狀態下可達到幾乎呈直線關係的輸出之氧化物半導 體的氧檢測器；< 2 >提供促使燃燒機構的燃燒最佳化之 空燃比反饋控制系統的氧檢測器裝置；< 3 >在於λ = 1 的附近又有輸出的間隙；< 4 >在於λ > 1或λ < 1的時候 能得知λ的値；< 5 >提供小型又構造簡單的氧檢測器之 特殊效果。 【實施方式】 其次根據實施例來具體說明本發明，不過並不侷限於 以下的實施例。 -15- (12) 1252915 (實施例l )

先製作如同第6圖所示的氣體檢測材料。以下說明製 作方法。以網版印刷法將Pt糊漿印刷在氧化銘基板上， 以1 2 0 0 °c燒結1小時而製成電極。接著以網版印刷法將 氧化鈽糊漿印刷在電極上，以5 0 0 °C預燒5小時後，再以 1 1 0 0 °C燒製2小時，而完成檢測器元件部。使該檢測器元 件部的第6圖中的電極A、B、C分別成爲第7圖中的a 、B、C來製作電路。元件部基準電阻Rsl及rs2分別爲 200kQ及2kQ。另外一定電壓E爲10V。把氣體檢測材 料部分加熱到80(TC，讓氧分壓從1(Γ17變化到1 atm，而 分別求出Vsl及Vs2。其結果顯示在第8圖中。另外Vsl 及Vs2的平均也一倂顯示。Vsl在於氧分壓爲從1(Γ4到1 atm的時候斜率較大，不過在於1 (Γ15 atm以下的時候幾 乎沒有斜率。另外V s 2則是相反，從1 (Γ4到1 a t m的時候 幾乎沒有斜率，1 Ο —15 a t m以下的時候斜率較大。由此情 況來看’ Vsl、Vs2單獨則只有氧分壓較窄的範圍才有感度 良好的部分。此外，（V s i + V s 2 ) / 2則是從1 a t m到1 Ο _ 17 atm的時候斜率較大，並且達到大範圍又是直線的關 係。由此情況來看，把Vsl及Vs2的加算或是平均之値來 作爲輸出的氧檢測器能夠檢測出大範圍的氧分壓則得以確 認。 (實施例2 ) 把在於與實施例1相同條件下所製成的氣體檢測材加 -16- (13) 1252915 熱到8 5 0 °C，用第7圖的電路，與實施例i相同所測定的 結果顯示在第9圖中。Rs i及RS2爲與實施例1相同的條 件分別爲2 0 0 k Ω及2 k Ω。從第9圖能明白，即使改變溫 度仍能檢測出大範圍的氧分壓則得以確認。 (實施例3 ) 把在於與實施例1相同條件下所製成的氣體檢測材加 熱到800°C，用第7圖的電路及促使Vsl及Vs2的電壓平 均之電壓加算放大器，求出電壓加算放大器得輸出來作爲 檢測器的輸出V^tput。將該結果顯示在第1〇圖中。從第 1 〇圖能明白，達到大範圍的氧分壓且是幾乎直線關係。 由此情況來看，顯示出利用本發明能製作大範圍的氧分壓 且感度良好之使用氧化物半導體的氧檢測器。 (實施例4 ) 以甲烷的燃燒反應來求出空燃比λ與氧分壓P的關係 。然而設爲Rgi = Rg2二1 X Ρ1/6 ( Μ Ω )成立的情況。設 爲 Rsl=200(kQ) ，RS2=2(kQ)時，用式（11)、（ 1 2 )、（ 1 3 )‘來計算則空燃比與氧檢測器的輸出如同第 1 1圖。此情況，λ = 1的時候輸出有較大變化，不過久> 1或是λ < 1的範圍，檢測器的輸出對λ的依賴性較小。 但是設爲 Rsi=2(MQ) 、Rs2=l〇〇(Q)時，λ=1 的 時候輸出變化稍微變小，不過λ > 1或是λ < 1的範圍， 檢測器的輸出對λ的依賴性較大。如此，若是將基準電阻 -17- (14) 1252915 的大小最佳化，則即使是λ > 1或是λ < 1的範圍仍能使 檢測器的輸出對λ的依賴性增大，而得知在於λ > 1或是 λ < 1的範圍能求出λ的値。 〔產業上利用的可能性〕 如以上所述，本發明的氧檢測器，其特徵爲：具有並 連複數個把基準電阻串聯在氧化物半導體的電路之並聯電 路，並把在於該電路負載一定電壓時的複數個基準電阻之 電位差的和或平均，或者複數個氣體減測材料之電位差的 和或平均來當作檢測器的輸出；利用本發明來達成能：< 1 >提供一種使用在氧分壓的對數所對應的輸出的關係比 過去更大範圍之氧分壓的狀態下可達到幾乎呈直線關係的 輸出之氧化物半導體的氧檢測器；< 2 >提供促使燃燒機 構的燃燒最佳化之空燃比反饋控制系統的氧檢測器裝置； < 3 >在於λ = 1的附近又有輸出的間隙；< 4 >在於λ > 1或λ < 1的時候能得知λ的値；< 5 >提供小型又構造簡 單的氧檢測器。 【圖式簡單說明】 第1圖爲過去技術所製造之使用氧化物半導體的氧檢 測器之電路圖。 第2圖爲本發明之氧檢測器的電路圖’也是並連複數 個把氣體檢測材料也就是氧化物半導體與基準電阻串聯連 接的電路，並把在於該並聯電路負載一定電壓時的複數個 -18- (15) 1252915 基準電阻之電位差的和或平均來當作輸出之使用氧化物半 導體的氧檢測器之電路。 第3圖爲用來求出複數個基準電阻之電位差的和或平 均，或者複數個氣體檢測材料之電位差的和或平均之電路 的一個例子。 第4圖爲經由計算求出過去技術上氧分壓與輸出電壓 的關係之結果。第1圖所示的電路圖中，設爲rgi = 1 ( Μ Ω ) 5 ni=6j Rsi=:I2(kQ ) ’ E==10(V) ’用式（8 )來求出VS1。 第5圖爲經由計算求出本發明之氧分壓與輸出電壓的 關係之結果。第2圖所示的電路圖中，用2種氣體檢測材 料，設爲 P:氧分壓（atm) 5 rgi=rg2— 1 (MQ ) ，ηι = n2=6，Rsl=2(kQ) ^ RS2 = 200 ( k Ω ) ，E=10(V) ，用式（11) 、 （12) 、（U)來求出 Vc^tput。 第6圖爲氣體檢測材料的配置之一個例子。a、B、C 爲電極，分別與第7圖的A、B、c相對應。1 :基板，2 :P t電極，3 :氣體檢測材料（c e 〇 2 )的厚膜。 第7圖爲表示實施例1所用的電路圖。a、B、C爲 電極，分別與第6圖的A、B、c相對應。 第8圖爲表示把氣體檢測材料部分加熱到80(rc時， 電阻RS1、RS2的電位差VS1、Vs2以及Vsi與Vs2的平均 (Vsi+Vs2) /2。 第9圖爲表示把热體檢測材料部分加熱到8 5 〇 t時， 電阻RS1、Rs2的電位差VS1、Vs2以及Vsi與Vs2的平均 、19、 (16) 1252915 (Vsi+Vs2) /2。 第10圖爲表示把氣體檢測材料部分加熱到8 Ο 0 t：時 ，用第7圖的電路及促使\^51與vS2的電壓平均之電壓加 算放大器’求出電壓加算放大器的輸出來當作檢測器的輸 出之結果 ° 第1 1圖爲表示以甲烷的燃燒反應來求出空燃比λ與

氧分壓Ρ的關係，經計算空燃比與氧檢測器的輸出的關係 之結果。 主要元件之符號說明 Ε : —定電壓 Rsl :基準電阻 Rs 2 :基準電阻 R g 1 :氣體檢測材料的電阻

Rg 2 :氣體檢測材料的電阻 A :電極 B :電極 C :電極

Vsl :電位差

Vs 2 :電位差 -20

Claims (1)

1252915 (1) 拾、申請專利範圍 1 · 一種使用氧化物半導體的氧檢測器，是使用在氧 分壓的對數所對應的輸出的關係爲大範圍的氧分壓的狀態 下可達到幾乎呈直線關係的輸出之氧化物半導體的氧檢測 器，其特徵爲： (1 )具有並聯複數個把氣體檢測材料也就是把氧化 物半導體與基準電阻串聯連接的電路之並聯電路， (2)把當在上述電路負載一定電壓時的複數個基準 電阻之電位差的和或平均，或者複數個氣體檢測材料之電 位差的和或平均來作爲檢測器的輸出。 2. 如申請專利範圍第1項之使用氧化物半導體的氧 檢測器，其中具有用來求出複數個基準電阻之電位差的和 或平均，或者複數個氣體檢測材料之電位差的和或平均之 電壓加算電路。 3. 如申請專利範圍第2項之使用氧化物半導體的氧 檢測器，其中具有用來測定電壓加算電路的輸出也就是測 定電壓之電路。 4. 如申請專利範圍第1、2或3項之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其中具有用來負載一定的電壓之定電壓電 源。 5 .如申請專利範圍第1、2或3項之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其中具有加熱器。 6.如申請專利範圍第1、2或3項之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其中氣體檢測材料也就是氧化物半導體爲 -21 - 1252915 (2) :氧化铈、氧化鈦 '氧化鎵、氧化錫以及含有這些種氧化 物的複合氧化物。 7. 如申請專利範圍第1、2或3項之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其中基準電阻爲：電阻値的溫依賴性與氧 化物半導體相類似’且是沒有電阻値的氧濃度依賴性之溫 度補償材。

8. 如申請專利範圍第7項之使用氧化物半導體的氧 檢測器，其中溫度補償材爲氧離子傳導體。 9. 如申請專利範圍第1、2或3項之使用氧化物半導 體的氧檢測器，其中氧化物半導體的形狀爲厚膜。 10. —種氧檢測器裝置，其特徵爲：把使用前述第1 、2、3、4、5、6、7、8、9項的任何一項之氧化物半導 體的氧檢測器設爲構成要件。

11. 一種用來控制燃燒機構的空燃比之空燃比反饋控 制系統，其特徵爲：把使用前述第第1、2、3、4、5、6 、7、8、9項的任何一項之氧化物半導體的氧檢測器設爲 構成要件。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之空燃比反饋控制系統， 其中控制汽車等的排氣之空燃比。 -22-