JPH0320658A - 多ガス識別ガス検出装置 - Google Patents
多ガス識別ガス検出装置Info
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- JPH0320658A JPH0320658A JP1175790A JP17579089A JPH0320658A JP H0320658 A JPH0320658 A JP H0320658A JP 1175790 A JP1175790 A JP 1175790A JP 17579089 A JP17579089 A JP 17579089A JP H0320658 A JPH0320658 A JP H0320658A
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- metal oxide
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- 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
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- G01N27/123—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits for controlling the temperature
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は雰囲気中に１又は２以上の種類のガスの存在を
識別検知するガス検出装置に関する。
識別検知するガス検出装置に関する。
ガス検出装置には，金属酸化物を使用する半導体検出方
式のものと、触媒を使用した接触燃焼方式のものとがあ
るが，何れの場合にもヒーターを用いてガス感応素子を
加熱する必要があり、消費電力が大きく又応答性にも問
題がある。
式のものと、触媒を使用した接触燃焼方式のものとがあ
るが，何れの場合にもヒーターを用いてガス感応素子を
加熱する必要があり、消費電力が大きく又応答性にも問
題がある。
そのため，微細加工によるマイクロヒーター（特公昭６
２−２４３８号公報）を使用するガス検出装置が提案さ
れている（特開昭６１− １９１．９５３％公報）。マ
イクロヒーターの使用により泪費′社力，応答性は大幅
に改善されたが、ガス選択性を持たせるためにはフィル
ター等を付加するか、それぞれのガスに対する感度の異
なるガス感応素子を複数個使用する必要があり、コスト
而算で問題を残している４加えて、前記フィルターは雑
ガスを除き目的のガスのみを検知するものであり、多種
類のガスを１つのガス検出装行で識別することは不可能
である。
２−２４３８号公報）を使用するガス検出装置が提案さ
れている（特開昭６１− １９１．９５３％公報）。マ
イクロヒーターの使用により泪費′社力，応答性は大幅
に改善されたが、ガス選択性を持たせるためにはフィル
ター等を付加するか、それぞれのガスに対する感度の異
なるガス感応素子を複数個使用する必要があり、コスト
而算で問題を残している４加えて、前記フィルターは雑
ガスを除き目的のガスのみを検知するものであり、多種
類のガスを１つのガス検出装行で識別することは不可能
である。
本発明の目的は，フィルター等の付加を必要とすること
なく，一つのガス検出装置で多１！ｉ類のガスの識別が
可能なガス検出装置を提伏することにある。
なく，一つのガス検出装置で多１！ｉ類のガスの識別が
可能なガス検出装置を提伏することにある。
本発明のガス検知装置の↓つは、基板、その基板上に空
中に張り出して設けられた電気絶縁性材料からなる張り
出し部，前記張り出し部上に設けられたガス検出用の金
属酸化物半導体層、前記金属酸化物半導体層に接触する
電極リード及び前記電極リードにほぼ並置して設けられ
たヒーターリードをイ了するガス検出装置において，１
個の前記金属酸化物半導体層を備えた張り出し部が２個
以上存在し、かつ、それぞれのあるいはそれらのうちい
くつかの金５１化物半導体層の温度が異っていることを
特徴とするものである。
中に張り出して設けられた電気絶縁性材料からなる張り
出し部，前記張り出し部上に設けられたガス検出用の金
属酸化物半導体層、前記金属酸化物半導体層に接触する
電極リード及び前記電極リードにほぼ並置して設けられ
たヒーターリードをイ了するガス検出装置において，１
個の前記金属酸化物半導体層を備えた張り出し部が２個
以上存在し、かつ、それぞれのあるいはそれらのうちい
くつかの金５１化物半導体層の温度が異っていることを
特徴とするものである。
本発明のもう１つのガス検知装置は、基板、その基板上
に空中に張り出して設けられた電気！Ｒ性材料からなる
張り出し部、前記張り出し部上に設けられたガス検出用
の金属酸化物半導体層、ｒｌｆＪ記金ｙｔ酸化物半導体
層に接触する電極リード及び前記電極リードにほぼ並置
して設けられたヒーターリードを有するガス検出装置に
おいて，１個の前記張り出し部につき２個以Ｌの前記金
属酸化物半２厚体層を有し、かつ、それぞれのあるいは
それらのうちの幾つかの金ｒＸ酸化物半導体層の温度を
それぞれ変えることにより，多種類のガスに対して識別
が可能としたことを特徴とするものである。
に空中に張り出して設けられた電気！Ｒ性材料からなる
張り出し部、前記張り出し部上に設けられたガス検出用
の金属酸化物半導体層、ｒｌｆＪ記金ｙｔ酸化物半導体
層に接触する電極リード及び前記電極リードにほぼ並置
して設けられたヒーターリードを有するガス検出装置に
おいて，１個の前記張り出し部につき２個以Ｌの前記金
属酸化物半２厚体層を有し、かつ、それぞれのあるいは
それらのうちの幾つかの金ｒＸ酸化物半導体層の温度を
それぞれ変えることにより，多種類のガスに対して識別
が可能としたことを特徴とするものである。
金属酸化物半導体層を複数形威するためには、請求項１
の発明では■個の金ａ酸化物半導体層を有する張り出し
部であるため張り出し部が２個以上必要であり、請求項
２の発明では張り出し部上に複数の金属酸化物半導体層
をもつため張り出し部の数は最低１個あればよい。勿論
複数の張り出し部が有ってもさしつかえない。
の発明では■個の金ａ酸化物半導体層を有する張り出し
部であるため張り出し部が２個以上必要であり、請求項
２の発明では張り出し部上に複数の金属酸化物半導体層
をもつため張り出し部の数は最低１個あればよい。勿論
複数の張り出し部が有ってもさしつかえない。
以下に、本発明装置を添付の図面によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、端的にいえば、ガス検出装置内に
複数のガス検出素子を有し，それぞれのガス検出素子で
ある金属ｊ俊化物半導体層の温度を変えることにより、
一つのガス検出装置で多種類のガスの識別を行なおうと
する装置である。
明するが、本発明は、端的にいえば、ガス検出装置内に
複数のガス検出素子を有し，それぞれのガス検出素子で
ある金属ｊ俊化物半導体層の温度を変えることにより、
一つのガス検出装置で多種類のガスの識別を行なおうと
する装置である。
基板はアンダーカットエッチングが容易で，高温でも変
形しない材料，例えばＳｉ， ＡＱ ， Ｃｕ，Ｎｉ，
Ｃｒ等が使用され、好ましくはＳ ｉ（１００）が用
いられる．（１００）面を使用するのが好ましい理由は
、アンダーカットエッチングする際に公知の異方性エッ
チング液を使用することができるためである。基抜ユの
外形寸法は１〜４叫角程度で、その厚さは０．１〜Ｌｍ
ｕ＋が適当である。
形しない材料，例えばＳｉ， ＡＱ ， Ｃｕ，Ｎｉ，
Ｃｒ等が使用され、好ましくはＳ ｉ（１００）が用
いられる．（１００）面を使用するのが好ましい理由は
、アンダーカットエッチングする際に公知の異方性エッ
チング液を使用することができるためである。基抜ユの
外形寸法は１〜４叫角程度で、その厚さは０．１〜Ｌｍ
ｕ＋が適当である。
電極リードとヒーターリードの材料としてはＰｔ， Ｐ
ｄ， Ａｕなどが好ましい。
ｄ， Ａｕなどが好ましい。
金属酸化物半導体層の材料としては、スズ，亜鉛、鉄、
チタン、インジウム，ニッケル、タングステン、カドミ
ウム、パナジウム等の酸化物があげられ、中でもスズの
使用が最もクＩましい。金属酸化物半導体層の形成方法
については、蒸着法、スパッタリング法、あるいは本発
明者の一人である太田が発明した『薄膜蒸着装置』（特
開昭５９− ８９７６３％ ）を用いる方法など種々あ
るがどの方法であっても良い。
チタン、インジウム，ニッケル、タングステン、カドミ
ウム、パナジウム等の酸化物があげられ、中でもスズの
使用が最もクＩましい。金属酸化物半導体層の形成方法
については、蒸着法、スパッタリング法、あるいは本発
明者の一人である太田が発明した『薄膜蒸着装置』（特
開昭５９− ８９７６３％ ）を用いる方法など種々あ
るがどの方法であっても良い。
いま、この方法により形威した膜（金属酸化物半導体層
）の種々のガスに対するガス感度の温度依存性の一例を
第９図に示す。最大感度を有する温度はガスの種類によ
り異なるため、張出し部上の金＠酸化物半導体層１０，
１１， １２． １３の温度をそれぞれあるいは、そ
れらのうちいくつかの温度を変えることによりガス種を
識別できる。例えばヒーターリードに通電し、金属酸化
物半導体Ｍ１０を室温、金属酸化物半導体層１１を１５
０℃、金属酸化物半導体／！１２を３７０℃、金属酸化
物半導体層１３を５００℃にすることにより、ＣＯ．
Ｈ２， ｉｓｏ−Ｃ４１１，， ， ＣＨ．を識別でき
る。また、他の温度に設定することにより、他のガスに
対しても識別が可能となる。張出し部上の金属酸化物半
導体層の温度を変えるには、例えばヒーターリードに流
す電流値を変えることにより可能である。我々の実験で
は２０〜３０ｍＡ程度の電流で金属酸化物半導体層部を
４５０〜５００℃に加熱することが出来た。
）の種々のガスに対するガス感度の温度依存性の一例を
第９図に示す。最大感度を有する温度はガスの種類によ
り異なるため、張出し部上の金＠酸化物半導体層１０，
１１， １２． １３の温度をそれぞれあるいは、そ
れらのうちいくつかの温度を変えることによりガス種を
識別できる。例えばヒーターリードに通電し、金属酸化
物半導体Ｍ１０を室温、金属酸化物半導体層１１を１５
０℃、金属酸化物半導体／！１２を３７０℃、金属酸化
物半導体層１３を５００℃にすることにより、ＣＯ．
Ｈ２， ｉｓｏ−Ｃ４１１，， ， ＣＨ．を識別でき
る。また、他の温度に設定することにより、他のガスに
対しても識別が可能となる。張出し部上の金属酸化物半
導体層の温度を変えるには、例えばヒーターリードに流
す電流値を変えることにより可能である。我々の実験で
は２０〜３０ｍＡ程度の電流で金属酸化物半導体層部を
４５０〜５００℃に加熱することが出来た。
そこで、請求項１の発明の場合には，２個以上設けた張
り出し部のそれぞれに流す電流を変えることにより、そ
れぞれの金属酸化物半導体層の温度を変えることができ
る。また，請求項２の発明の場合は、１つの張り出し部
上のヒーターリードに電流を印加して加熱すると，張り
出し部の長手方向には第１０， １１図に示すような温
度勾配が存在する。したがって、張り出し部上の異なる
場所に金５１酸化物ｆ−導体層を例えば，１０， １１
， １．２． １３のように配置すると，それぞれの温
度を変えることができ、ガス種の識別が町能となる。
り出し部のそれぞれに流す電流を変えることにより、そ
れぞれの金属酸化物半導体層の温度を変えることができ
る。また，請求項２の発明の場合は、１つの張り出し部
上のヒーターリードに電流を印加して加熱すると，張り
出し部の長手方向には第１０， １１図に示すような温
度勾配が存在する。したがって、張り出し部上の異なる
場所に金５１酸化物ｆ−導体層を例えば，１０， １１
， １．２． １３のように配置すると，それぞれの温
度を変えることができ、ガス種の識別が町能となる。
第１図及び第２図は請求項１の本発明に係るガス検出装
置の１つの具体例で、架橋構造が採用されたものの例で
ある。ここでは、ほぼ正方形の形状をした基板１上に電
気絶縁性材料からなる四本の張り出し部２，３，４，及
び５が空中に浮いた格好の架橋構造として設けられてい
るが、必要に応じて、張り出し部の数は２以上であれば
幾つであってもかまわない。
置の１つの具体例で、架橋構造が採用されたものの例で
ある。ここでは、ほぼ正方形の形状をした基板１上に電
気絶縁性材料からなる四本の張り出し部２，３，４，及
び５が空中に浮いた格好の架橋構造として設けられてい
るが、必要に応じて、張り出し部の数は２以上であれば
幾つであってもかまわない。
第３，４図は、請求項１の本発明に係るガス検出装置の
他の↓つの具体例で，片持ち梁４ｌ１！造が採用された
ものの例であり、ここでも張り出し部の数は２以上であ
れば幾つあってもかまオ〕ない。
他の↓つの具体例で，片持ち梁４ｌ１！造が採用された
ものの例であり、ここでも張り出し部の数は２以上であ
れば幾つあってもかまオ〕ない。
基板１のアンダーカットエッチングにより形成された四
本の張り出し部２，３，４．５−ヒには各々ヒーターリ
ード６，７，８．９と、金属酸化物半導体Ｍ１０， １
１， １２， １３と，この金属酸化物半導体層に接続
した電極リード１４， １．５， １６，１７とが形成
されている。図中、ｌ８は電気Ｍ縁膜である。
本の張り出し部２，３，４．５−ヒには各々ヒーターリ
ード６，７，８．９と、金属酸化物半導体Ｍ１０， １
１， １２， １３と，この金属酸化物半導体層に接続
した電極リード１４， １．５， １６，１７とが形成
されている。図中、ｌ８は電気Ｍ縁膜である。
また、第５，６図は，請求項２の本発明のガス検出装置
の具体例の１つであって、１１の架橋構造型張り出し部
２上に４個の金属酸化物半導体５１０−１３を設けたも
のであり，また第７，８図のものは、請求項２の本発明
のガス検出装置の他の１つの具体例であって、１つの片
持ち梁構造２上に４個の金属酸化物半導体１ｉｏ〜ｌ３
を設けたものである。
の具体例の１つであって、１１の架橋構造型張り出し部
２上に４個の金属酸化物半導体５１０−１３を設けたも
のであり，また第７，８図のものは、請求項２の本発明
のガス検出装置の他の１つの具体例であって、１つの片
持ち梁構造２上に４個の金属酸化物半導体１ｉｏ〜ｌ３
を設けたものである。
〔効 果〕
本発明ガス検出装置によれば、複数の金属酸化物半導体
層のそれぞれのあるいはそれらのうちいくつかの温度を
変えることにより、フィルター等を用いることなく、１
つのガス検出装置で多種類のガスを識別することが可能
となる。
層のそれぞれのあるいはそれらのうちいくつかの温度を
変えることにより、フィルター等を用いることなく、１
つのガス検出装置で多種類のガスを識別することが可能
となる。
第工図は請求項１の本発明にかかるガス検出装置の一例
の平面図、第２図は第１図（ＩＩ）−（ｎ’）線断面図
である。 第３図は請求項１の本発明にかかるガス検出装置の他の
一例の平面図，第４図は第３図（ＩＶ）−（ＩＶ’）線
断面図である。 第５図は，請求項２の本発明にかかるガス検出装置の他
の変形例の平面図，第６図は第５図ｘ−ｘ’線断面図で
ある。 第７図は、請求項２の本発明にかかる他のガス検出装置
のもう１つの変形例の平面図，第８図はそのＹ−Ｙ’線
断面図である。 第９図は金属酸化物半導体層の温度によってガス感度が
異なってくることを示した測定図である。 第１０図および第１１図は張り出し部に存在する温度勾
配を利用した金ｙｃ酸化物半導体層の配置態様の１例を
示す。 Ｏ・・・空洞 １・・・基板２，３，４．５
・・・張り出し部 ６，７，８．９・・・ヒーターリード １０，１１，１２，１３・・・金属酸化物半導体層１４
，１５，１６．１７・・・電極リード（検出用リード）
ｌ８・・・電気絶縁膜 第４ 図 第 一 図 ／｛『｝ 第２図 第５ 図 第６図 Ｙ ／ 第 ８ 図 第 Ｏ図
の平面図、第２図は第１図（ＩＩ）−（ｎ’）線断面図
である。 第３図は請求項１の本発明にかかるガス検出装置の他の
一例の平面図，第４図は第３図（ＩＶ）−（ＩＶ’）線
断面図である。 第５図は，請求項２の本発明にかかるガス検出装置の他
の変形例の平面図，第６図は第５図ｘ−ｘ’線断面図で
ある。 第７図は、請求項２の本発明にかかる他のガス検出装置
のもう１つの変形例の平面図，第８図はそのＹ−Ｙ’線
断面図である。 第９図は金属酸化物半導体層の温度によってガス感度が
異なってくることを示した測定図である。 第１０図および第１１図は張り出し部に存在する温度勾
配を利用した金ｙｃ酸化物半導体層の配置態様の１例を
示す。 Ｏ・・・空洞 １・・・基板２，３，４．５
・・・張り出し部 ６，７，８．９・・・ヒーターリード １０，１１，１２，１３・・・金属酸化物半導体層１４
，１５，１６．１７・・・電極リード（検出用リード）
ｌ８・・・電気絶縁膜 第４ 図 第 一 図 ／｛『｝ 第２図 第５ 図 第６図 Ｙ ／ 第 ８ 図 第 Ｏ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板、その基板上に空中に張り出して設けられた電
気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し部上に
設けられたガス検出用の金属酸化物半導体層、前記金属
酸化物半導体層に接触する電極リード及び前記電極リー
ドにほぼ並置して設けられたヒーターリードを有するガ
ス検出装置において、１個の前記金属酸化物半導体層を
備えた張り出し部が２個以上存在し、かつ、それぞれの
あるいはそれらのうちいくつかの金属酸化物半導体層の
温度が異っていることを特徴とする多ガス識別ガス検出
装置。 ２、基板、その基板上に空中に張り出して設けられた電
気絶縁性材料からなる張り出し部、前記張り出し部上に
設けられたガス検出用の金属酸化物半導体層、前記金属
酸化物半導体層に接触する電極リード及び前記電極リー
ドにほぼ並置して設けられたヒーターリードを有するガ
ス検出装置において、１個の前記張り出し部につき２個
以上の前記金属酸化物半導体層を有し、かつ、それぞれ
のあるいはそれらのうちいくつかの金属酸化物半導体層
の温度が異っていることを特徴とする多ガス識別ガス検
出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1175790A JPH0320658A (ja) | 1989-03-30 | 1989-07-07 | 多ガス識別ガス検出装置 |
| US07/500,600 US5019885A (en) | 1989-03-30 | 1990-03-28 | Gas detecting device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017989 | 1989-03-30 | ||
| JP1-80179 | 1989-03-30 | ||
| JP1175790A JPH0320658A (ja) | 1989-03-30 | 1989-07-07 | 多ガス識別ガス検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320658A true JPH0320658A (ja) | 1991-01-29 |
Family
ID=26421238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1175790A Pending JPH0320658A (ja) | 1989-03-30 | 1989-07-07 | 多ガス識別ガス検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5019885A (ja) |
| JP (1) | JPH0320658A (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4105025C1 (ja) * | 1991-02-19 | 1992-07-02 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
| US5260596A (en) * | 1991-04-08 | 1993-11-09 | Motorola, Inc. | Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator |
| US5356756A (en) | 1992-10-26 | 1994-10-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Application of microsubstrates for materials processing |
| US5345213A (en) * | 1992-10-26 | 1994-09-06 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Temperature-controlled, micromachined arrays for chemical sensor fabrication and operation |
| US5464966A (en) * | 1992-10-26 | 1995-11-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Micro-hotplate devices and methods for their fabrication |
| JP3146111B2 (ja) * | 1993-11-08 | 2001-03-12 | 新コスモス電機株式会社 | ガスの検知方法及びガス検知装置 |
| EP0844806A4 (en) * | 1996-06-03 | 2001-04-11 | Anritsu Corp | MANUFACTURING METHOD FOR AN INFRARED LIGHT-EMITTING DEVICE AND AN INFRARED LIGHT-EMITTING DEVICE PRODUCED WITH THIS METHOD |
| TW366417B (en) * | 1997-10-27 | 1999-08-11 | Nat Science Council | Integrated high-performance gas sensor and the manufacturing method |
| JP4007115B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2007-11-14 | ソニー株式会社 | マイクロマシンおよびその製造方法 |
| ITTO20030318A1 (it) * | 2003-04-24 | 2004-10-25 | Sacmi | Dispositivo sensore di gas a film sottile semiconduttore. |
| KR100812996B1 (ko) * | 2006-12-07 | 2008-03-13 | 한국전자통신연구원 | 마이크로 가스 센서 및 그 제조방법 |
| KR20090064693A (ko) * | 2007-12-17 | 2009-06-22 | 한국전자통신연구원 | 마이크로 가스 센서 및 그 제작 방법 |
| KR101094870B1 (ko) * | 2008-12-17 | 2011-12-15 | 한국전자통신연구원 | 습도 센서 및 이의 제조 방법 |
| US20160187279A1 (en) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | Intel Corporation | Metal oxide gas sensor array devices, systems, and associated methods |
| DE102015213270A1 (de) * | 2015-07-15 | 2017-01-19 | Ust Umweltsensortechnik Gmbh | Keramisches Gas- und Temperatursensorelement |
| ES2978368T3 (es) * | 2015-10-06 | 2024-09-11 | Carrier Corp | Dado de SMEM con estructuras sensibles |
| US10330624B2 (en) | 2016-07-02 | 2019-06-25 | Intel Corporation | Metal oxide gas sensor array devices, systems, and associated methods |
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