TWI252915B - Oxygen sensor using oxide semiconductor - Google Patents
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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-
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