JPH03216541A - Detector for gas sensor - Google Patents

Detector for gas sensor

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JPH03216541A
JPH03216541A JP1327990A JP1327990A JPH03216541A JP H03216541 A JPH03216541 A JP H03216541A JP 1327990 A JP1327990 A JP 1327990A JP 1327990 A JP1327990 A JP 1327990A JP H03216541 A JPH03216541 A JP H03216541A
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中野内 幸雄
Akira Kunimoto
晃 国元
Kazuhiro Takahashi
高橋 一洋
Hiroyuki Oya
大矢 裕之
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Riken Corp
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Abstract

PURPOSE:To contrive a power saving and a smaller size by a method wherein a thin film of a metal heating body is formed on a ceramic fine line and a semiconductor layer is further formed thereon as gas sensitive film. CONSTITUTION:When a thin film 5 of a metal heating body formed on a ceramic fine line 3 is energized electrically to generate heat, a semiconductor film 9 is heated up to 200-500 deg.C through a insulating body layer 7 and as a reducing gas is adsorbed, oxygen in the gas is dissociated to lower an electric resistance of the semiconductor film 9. A change in the resistance is detected with a circuit connected to counter electrodes 11 and 11. Thus, the electric resistance can be increased by using the metal heating body in a thin film 5 to reduce a sectional area, which achieves a smaller size and a power saving. It also should be noted that material of the semiconductor film 9 can employ one or two or more of stannic oxide, iron oxide, titanic oxide, indium oxide and zinc oxide and moreover, it is desirable to dope to control the valence of a metal atom composing the semiconductor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気中のガスを検知するガスセンサに用いる
検知素子に関し、更に詳しくは素子の電気抵抗の変化に
よって還元性ガスの検知を行うガスセンサに用いる検知
素子に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a detection element used in a gas sensor that detects gas in the air, and more specifically to a gas sensor that detects a reducing gas by a change in the electrical resistance of the element. The present invention relates to a sensing element used for.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題コLPガ
ス等のガス漏れ警報器に代表されるような、各種還元性
ガスの検知に用いられるガスセンサには、大別すると、
接触燃焼式と半導体式のものがあるが、いずれも被検ガ
スが検知素子に接触すると、素子の電気抵抗が変化する
ことを利用するものである。
[Problems to be solved by the prior art and the invention] Gas sensors used to detect various reducing gases, such as gas leak alarms for LP gas, can be broadly classified into:
There are catalytic combustion type and semiconductor type, both of which utilize the fact that when a gas to be detected comes into contact with a sensing element, the electrical resistance of the element changes.

接触燃焼式のものは、第9図に示すように、白金線コイ
ルヒータ25の回りにアルミナ等のセラミック層27を
焼結し、さらにその表面に触媒を担持させたものである
。加熱した白金線上で可燃性の被検ガスが触媒と作用し
て燃焼することによる温度上昇を、白金線の電気抵抗の
変化(増大)として検知する。
As shown in FIG. 9, the catalytic combustion type heater has a ceramic layer 27 made of alumina or the like sintered around a platinum wire coil heater 25, and a catalyst is supported on the surface of the ceramic layer 27. The temperature rise caused by the flammable test gas interacting with the catalyst and burning on the heated platinum wire is detected as a change (increase) in the electrical resistance of the platinum wire.

半導体式のものに・は対向電極型と称するものとバルク
型あるいは熱線型と称するものがある。
There are two types of semiconductor type devices: one called a counter electrode type, and the other called a bulk type or hot wire type.

対向電極型は第10図に示すように、コイルヒータ25
の回りに絶縁体の層7を介して、n型半導体のSnD.
や2nOからなるガス感応性の焼結体の薄層29を設け
、薄層29の両端に対向電極11、1lを設けたもので
ある(19、19はリード線)。一方、熱線型は第11
図に示すように、白金線コイルヒータ25の回りに、上
と同様の半導体からなる焼結体31を固着したものであ
る。両半導体式とも、被検ガスが半導体に接触すると半
導体の電気抵抗が低下することを利用するものであるが
、熱線型の場合は、半導体とヒータの並列合成抵抗が素
子の電気抵抗となる。
As shown in FIG. 10, the counter electrode type has a coil heater 25.
The n-type semiconductor SnD.
A thin layer 29 of a gas-sensitive sintered body made of or 2nO is provided, and counter electrodes 11 and 1l are provided at both ends of the thin layer 29 (19 and 19 are lead wires). On the other hand, the hot wire type is the 11th
As shown in the figure, a sintered body 31 made of the same semiconductor as above is fixed around a platinum wire coil heater 25. Both semiconductor types utilize the fact that the electrical resistance of the semiconductor decreases when the gas to be detected comes into contact with the semiconductor, but in the case of the hot wire type, the parallel combined resistance of the semiconductor and heater becomes the electrical resistance of the element.

接触燃焼式、半導体式ともに、素子は200〜500℃
の高温に加熱された状態で作動するために、ヒータを備
えている。従って、素子の電力消費量が多く、特に電池
で作動させる携帯型のセンサにおいて電池の消耗が激し
く、問題となっていた。
For both catalytic combustion type and semiconductor type, the element temperature is 200 to 500℃.
It is equipped with a heater in order to operate at a high temperature. Therefore, the power consumption of the element is large, and particularly in portable sensors operated by batteries, the battery is consumed rapidly, which has been a problem.

そのた・めに、素子を小型化して抵抗を大きくしたり、
作動温度を低くする等の手段により省電力化が図られて
きたが、従来のものは、上述のようにコイル状のヒータ
を用いていることから、必然的に小型化には限界があっ
た。
For this purpose, we have to downsize the element and increase the resistance.
Efforts have been made to save power by lowering the operating temperature, etc., but because conventional devices use coil-shaped heaters as mentioned above, there is inevitably a limit to miniaturization. .

それに対して、ヒータをコイル化せずに、一本の直状ヒ
ータ線の回りに絶縁体の層を設け、さらにその上に半導
体からなるガス感応性の膜をコーティングした、上記対
向電極型に相当するものが提案されている(特開平1−
18052号、特開平118053号)。その実用化さ
れているもののヒータ線は太さ20μm、長さ1 mm
程度であり、消費電力は70mW程度まで低下している
In contrast, the counter-electrode type described above does not coil the heater, but instead provides an insulating layer around a single straight heater wire, and coats a gas-sensitive film made of semiconductor on top of the insulating layer. A corresponding one has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1999-1-
No. 18052, Japanese Unexamined Patent Publication No. 118053). The heater wire that has been put into practical use is 20 μm thick and 1 mm long.
The power consumption has been reduced to about 70 mW.

しかし、ヒータ線を細線化してそれ以上の省電力化を図
るには、ヒータ線の細線化に限界があり、製造技術上の
困難があった。
However, in order to further reduce power consumption by making the heater wire thinner, there is a limit to the thinning of the heater wire, and there are difficulties in terms of manufacturing technology.

従って本発明の目的は、よりいっそうの小型化と省電力
化がなされたガスセンサ用検知素子を提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a detection element for a gas sensor that is further miniaturized and consumes less power.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、従来の白
金線等のヒータの代わりに、セラミック細線上に金属発
熱体の薄膜を設けたものを用いることによって、検知素
子の小型化と省電力化を実現できることを発見し、本発
明を完成した。
In view of the above issues, as a result of intensive research, the present inventors succeeded in reducing the size and saving of the sensing element by using a thin film of a metal heating element on a thin ceramic wire instead of the conventional heater such as a platinum wire. They discovered that it was possible to realize electric power, and completed the present invention.

すなわち本発明の第1のガスセンサ用検知素子は、セラ
ミック細線上に金属発熱体の薄膜を形成し、さらにその
上にガス感応膜として測定すべきガスにより電気抵抗が
変化する半導体層を形成したことを特徴とする。金属発
熱体の薄膜と半導体層の間には絶縁体層を形成すること
もできて、その場合は半導体層の両端に対向電極を設け
る。
In other words, the first detection element for a gas sensor of the present invention has a thin film of a metal heating element formed on a thin ceramic wire, and a semiconductor layer whose electrical resistance changes depending on the gas to be measured is further formed thereon as a gas sensitive film. It is characterized by An insulating layer may be formed between the thin film of the metal heating element and the semiconductor layer, in which case counter electrodes are provided at both ends of the semiconductor layer.

また本発明の第2のガスセンサ用検知素子は、セラミッ
ク細線上に、ガス感応膜として、発熱するとともに測定
すべきガスにより電気抵抗が変化する薄膜を形成したこ
とを特徴とする。
Further, the second detection element for a gas sensor of the present invention is characterized in that a thin film that generates heat and whose electrical resistance changes depending on the gas to be measured is formed as a gas-sensitive film on the ceramic thin wire.

さらに本発明の第3のガスセンサ用検知素子は、セラミ
ック細線上に金属発熱体の薄膜を形成し、さらにその上
に測定すべきガスを燃焼する触媒を担持したセラミック
層を形成し、ガスの燃焼による前記薄・膜の電気抵抗の
変化により前記ガスを検知することができることを特徴
とする。
Furthermore, the third detection element for a gas sensor of the present invention is formed by forming a thin film of a metal heating element on a ceramic thin wire, and further forming a ceramic layer supporting a catalyst that burns the gas to be measured on top of the thin film, so that the gas is combusted. The gas is characterized in that the gas can be detected by a change in the electrical resistance of the thin film.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面を参照して説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図に本発明の第1実施例による検知素子を示す。(
a)は検知素子1の縦断正面図であり、ら)は(a)に
おけるv−V線に沿う縦断側面を示している。
FIG. 1 shows a sensing element according to a first embodiment of the present invention. (
A) is a longitudinal sectional front view of the sensing element 1, and RA) shows a longitudinal lateral side along the vV line in FIG.

本実施例は対向電極型の半導体式検知素子に相当する。This embodiment corresponds to a counter electrode type semiconductor sensing element.

セラミックからなる細線3の外周全体に金属発熱体の薄
膜5を形成し、さらにその上に絶縁体層7を介してガス
感応性の半導体膜9が形成されている。また、半導体膜
9の両端に対向電極1l、11が設けられている。
A thin film 5 of a metal heating element is formed on the entire outer periphery of a thin wire 3 made of ceramic, and a gas-sensitive semiconductor film 9 is further formed on the thin film 5 with an insulating layer 7 interposed therebetween. Further, counter electrodes 1l and 11 are provided at both ends of the semiconductor film 9.

使用時には、金属発熱体の薄膜5に通電して発熱させる
と、半導体膜9が200〜500℃に加熱される。そこ
に還元性ガスが吸着すると、吸着したガス中の酸素が脱
離して、半導体膜9の電気抵抗が低下する。その抵抗変
化を対向電極11、11につなげた回路によって検出す
る。
During use, when the thin film 5 of the metal heating element is energized to generate heat, the semiconductor film 9 is heated to 200 to 500°C. When a reducing gas is adsorbed there, oxygen in the adsorbed gas is desorbed, and the electrical resistance of the semiconductor film 9 decreases. The resistance change is detected by a circuit connected to the opposing electrodes 11, 11.

セラミック細線3は耐熱性と、それ自体は発熱しないよ
うに金属発熱体の薄膜5よりも高い電気抵抗を有し、ま
た金属発熱体の薄膜5の熱を吸収しないように熱伝導度
が低くなければならない。
The ceramic thin wire 3 must have heat resistance and electrical resistance higher than the thin film 5 of the metal heating element so as not to generate heat itself, and must have low thermal conductivity so as not to absorb the heat of the thin film 5 of the metal heating element. Must be.

そのような材料としては、アルミナ、炭化珪素、窒化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化珪素、窒化アルミニウム、
ムライト、マグネシア、チタニア、窒化チタン、窒化ホ
ウ素等のセラミックが用いられる。
Such materials include alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, silicon oxide, aluminum nitride,
Ceramics such as mullite, magnesia, titania, titanium nitride, and boron nitride are used.

セラミック細線3の直径は1 +nm以下にするのが望
ましい。1胴よりも太くすると、上に形成する金属発熱
体の薄膜5の量が自ずと多くなり、発熱量が多くなる。
It is desirable that the diameter of the ceramic thin wire 3 is 1 + nm or less. If it is made thicker than the first cylinder, the amount of the thin film 5 of the metal heating element formed thereon will naturally increase, and the amount of heat generated will increase.

すると半導体素子の基準抵抗が小さくなり過ぎて、消費
電力が多くなってしまう。
Then, the reference resistance of the semiconductor element becomes too small, resulting in increased power consumption.

金属発熱体の薄膜5としては、電気伝導度が高く耐食性
が良好な金属を用いる。そのような金属としては、Pt
, Pt合金、Ni−Cr合金、Fe−Aj2合金、W
1W合金等を用いるのが適切である。
As the thin film 5 of the metal heating element, a metal with high electrical conductivity and good corrosion resistance is used. Such metals include Pt
, Pt alloy, Ni-Cr alloy, Fe-Aj2 alloy, W
It is appropriate to use 1W alloy or the like.

金属発熱体の薄膜5の厚さは20μm以下にするのが望
ましく、より好ましくは500A〜20μsとするのが
良い。500人よりも薄いと薄膜の性能が不安定になっ
てしまう。一方、20μmより厚いと、性能上は問題な
いが、従来ある20tm程度の太さの金属ヒータ線を用
いた方が有利になる。
The thickness of the thin film 5 of the metal heating element is desirably 20 μm or less, more preferably 500 A to 20 μs. If the thickness is less than 500, the performance of the thin film will become unstable. On the other hand, if it is thicker than 20 μm, there is no problem in terms of performance, but it is more advantageous to use a conventional metal heater wire with a thickness of about 20 tm.

セラミック細線3に金属発熱体の薄膜5をコーティング
する方法としては、メッキ法、蒸着法、スバッタ法等を
用いる。特にスパッタ法を用いると、金属発熱体の薄膜
5として選択できる材質の範囲が広くなる。
As a method for coating the thin ceramic wire 3 with the thin film 5 of the metal heating element, a plating method, a vapor deposition method, a spatter method, etc. are used. In particular, when sputtering is used, the range of materials that can be selected for the thin film 5 of the metal heating element is widened.

半導体膜9の材料としては、ガス感応性物質として知ら
れる酸化スズ、酸化鉄、酸化チタン、酸化インジウム及
び酸化亜鉛のうちのいずれか1種または2種以上を用い
る。あるいは、これらの半導体にさらに、半導体を構成
する金属原子の原子価を制御する不純物を添加して電気
抵抗を低くし、感応度を高約るのが良い。例えば、酸化
スズに対しては、Nb又はsbをNb203又はSb2
0aの形で添加して固溶させる。
As a material for the semiconductor film 9, one or more of tin oxide, iron oxide, titanium oxide, indium oxide, and zinc oxide, which are known as gas-sensitive substances, is used. Alternatively, it is preferable to further add impurities to these semiconductors to control the valence of metal atoms constituting the semiconductor to lower the electrical resistance and increase the sensitivity. For example, for tin oxide, replace Nb or sb with Nb203 or Sb2
It is added in the form of 0a to form a solid solution.

第2図(a) (b)に本発明の第2実施例による検知
素子を示す。本実施例は熱線型の半導体式検知素子に相
当する。第1実施例と同様のセラミック細線3の外周全
体に金属発熱体の薄膜5を形成し、さらにその上に半導
体膜9が形成されている。各部分の材料は上述したもの
と同じものを用いることができる。
FIGS. 2(a) and 2(b) show a sensing element according to a second embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to a hot wire type semiconductor sensing element. A thin film 5 of a metal heating element is formed on the entire outer periphery of a thin ceramic wire 3 similar to that of the first embodiment, and a semiconductor film 9 is further formed thereon. The same materials as mentioned above can be used for each part.

作動原理は第1実施例止同様で、ガスが吸着したときの
半導体膜9の電気抵抗の変化を検出する。
The operating principle is the same as in the first embodiment, and the change in electrical resistance of the semiconductor film 9 when gas is adsorbed is detected.

ただしこの場合、半導体M9と金属発熱体の薄膜5の並
列合成抵抗が、素子全体の電気抵抗である。
However, in this case, the parallel combined resistance of the semiconductor M9 and the metal heating element thin film 5 is the electrical resistance of the entire element.

従って、半導体膜9と金属発熱体の薄膜5の電気?抗が
近い方が検出感度は良好になる。一般に、半導体膜の電
気抵抗の方が金属発熱体のそれよりも高いが、半導体膜
の抵抗を下げるのには限界がある。しかし本発明の検知
素子においては、金属発熱体の薄膜5の膜厚を小さくす
ることによって金属発熱体の薄膜の抵抗を大きくするこ
とができる。
Therefore, the electricity of the semiconductor film 9 and the metal heating element thin film 5? The closer the resistance is, the better the detection sensitivity will be. Generally, the electrical resistance of a semiconductor film is higher than that of a metal heating element, but there is a limit to lowering the resistance of the semiconductor film. However, in the sensing element of the present invention, the resistance of the thin film of the metal heating element can be increased by reducing the thickness of the thin film 5 of the metal heating element.

第3図(a) (b)に本発明の第3実施例による検知
素子を示す。この場合は、セラミック細線3の外周全体
に、発熱体であってしかも各種のガスに反応して電気抵
抗が変化するためにガス感応性をも兼ね備えた層51が
形成されている。層51のためのそのような特性を有す
る材料にはRun■がある。本実施例によって単純な構
成の検知素子が得られる。
FIGS. 3(a) and 3(b) show a sensing element according to a third embodiment of the present invention. In this case, a layer 51 is formed over the entire outer periphery of the ceramic thin wire 3, which is a heating element and also has gas sensitivity because its electrical resistance changes in response to various gases. A material with such properties for layer 51 is Run■. This embodiment provides a sensing element with a simple configuration.

第4図(a) (b)に本発明の第4実施例による検知
素子を示す。本実施例は接触燃焼式の検知素子に相当す
る。セラミック細線3の外周全体に金属発熱体の薄膜5
を形成し、さらにその上に、白金等のガス燃焼触媒を担
持したアルミナ等の多孔質セラミック層13が形成され
ている。使用時には、金属発熱体の薄膜5に通電加熱し
、それによって加熱されたセラミック層13の内部で、
可燃性の被検ガスが触媒と作用して燃焼する。それによ
る温度上昇が、金属発熱体の薄膜5の電気抵抗を変化(
増大)させる。
FIGS. 4(a) and 4(b) show a sensing element according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to a catalytic combustion type sensing element. A thin film 5 of a metal heating element is placed on the entire outer periphery of the ceramic thin wire 3.
A porous ceramic layer 13 made of alumina or the like supporting a gas combustion catalyst such as platinum is further formed thereon. During use, the thin film 5 of the metal heating element is heated by electricity, and inside the heated ceramic layer 13,
The flammable gas to be detected interacts with the catalyst and burns. The resulting temperature rise changes the electrical resistance of the thin film 5 of the metal heating element (
increase)

第5図(a) (b)に本発明の第5実施例による検知
素子を示す。これは上記第2実施例の変形であり、セラ
ミック細線3の外周の片側半分だけに金属発熱体の薄膜
5と半導体膜9が形成されている。このように、セラミ
ック細線3の上に設ける各層は必ずしも外周全体に設け
なくても、検知素子としての作用は十分に得られる。セ
ラミック細線3とその上の膜5及び9゛との熱膨張差が
大きいときにこのような構造とすれば、各層どうしの分
離が防止される。このように各層を半周だけに設ける構
成は、本実施例のみならず上記第1、第3及び第4の実
施例についても適用することができる。
FIGS. 5(a) and 5(b) show a sensing element according to a fifth embodiment of the present invention. This is a modification of the second embodiment, in which a metal heating element thin film 5 and a semiconductor film 9 are formed only on one half of the outer periphery of the ceramic thin wire 3. In this way, each layer provided on the ceramic thin wire 3 does not necessarily have to be provided on the entire outer periphery, but a sufficient function as a sensing element can be obtained. If such a structure is adopted when the difference in thermal expansion between the ceramic thin wire 3 and the films 5 and 9 thereon is large, separation between the layers can be prevented. This configuration in which each layer is provided only on half the circumference can be applied not only to this embodiment but also to the first, third, and fourth embodiments described above.

実施例1 第6図に示すように、直径10μのアルミナ細線の表面
に、スパッタリング法により厚さ0.2μmの白金発熱
体膜5を形成した。さらにその上に、Sn02にSbz
Oiを1%固溶したn型半導体膜9を、RFスバッタ法
によって厚さ約1μsで、長さ約2 mmの大きさで形
成して、熱線型検知素子1を作成した。
Example 1 As shown in FIG. 6, a platinum heating element film 5 with a thickness of 0.2 μm was formed on the surface of a fine alumina wire with a diameter of 10 μm by sputtering. Furthermore, on top of that, Sbz to Sn02
An n-type semiconductor film 9 containing 1% Oi as a solid solution was formed to have a thickness of about 1 μs and a length of about 2 mm by an RF sputtering method, thereby producing a hot wire type sensing element 1.

さらに半導体素子1をセラミック製支持基板22に白金
ペースト17で焼結して固着するとともにリード線19
を接続して、ガス検知部21を構成した。
Further, the semiconductor element 1 is sintered and fixed to the ceramic support substrate 22 with platinum paste 17, and the lead wires 19
were connected to form the gas detection section 21.

次いで、第7図に示すように、電源23と参照抵抗24
を有する電気回路にガス検知部21を組み込み、濃度を
変化させたCOガスを、吸引ポンプを用いて検知部21
に供給した。
Next, as shown in FIG. 7, the power supply 23 and reference resistor 24 are connected.
The gas detection unit 21 is incorporated into an electric circuit having a
supplied.

そのときの電圧変化を測定した結果を、第8図にグラフ
で示す。この結果からわかるように、圓ガス濃度が高く
なると電圧が上昇し、ガス感度は良好であった。また、
ガス濃度が100ppmのときの、検知素子の消費電力
は20mWと低かった。
The results of measuring voltage changes at that time are shown graphically in FIG. As can be seen from this result, as the ring gas concentration increased, the voltage increased, and the gas sensitivity was good. Also,
When the gas concentration was 100 ppm, the power consumption of the sensing element was as low as 20 mW.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した通り、本発明の検知素子においては、従来
の白金線等の金属からなるヒータの代わりに、セラミッ
ク細線上に金属発熱体の薄膜を設けたものを用いている
。その金属発熱体の薄膜はメッキ法、蒸着法、スパッタ
法等により形成され、その厚さはサブミクロンオーダー
からミクロンオーダーまで自由に制御できる。
As explained above, in the sensing element of the present invention, instead of the conventional heater made of metal such as platinum wire, a thin film of a metal heating element is provided on a thin ceramic wire. The thin film of the metal heating element is formed by a plating method, vapor deposition method, sputtering method, etc., and its thickness can be freely controlled from submicron order to micron order.

従って、製造技術上細線化が困難な材料や、比抵抗が小
さくて細線化しても十分に高電気抵抗化できない材料で
も、薄膜状の金属発熱体として高電気抵抗化して適用で
きるので、材料の選択範囲が広がる。
Therefore, even materials that are difficult to make into thin wires due to manufacturing technology, or materials whose specific resistance is so low that they cannot be made sufficiently high in electrical resistance even when made into thin wires, can be applied as thin-film metal heating elements with high electrical resistance. Expands the selection range.

また、金属発熱体を薄膜にして断面積を小さくすること
によって、電気抵抗を大きくすることができるので、低
消費電力のガスセンサを製造することができる。
Furthermore, by making the metal heating element a thin film and reducing its cross-sectional area, electrical resistance can be increased, so a gas sensor with low power consumption can be manufactured.

また、センサーの小型化の一つの方法として、集積回路
の製造に用いられる微細パターン形成技術による方法も
試みられているが、そのような方法に比べて本発明の方
法は、はるかに簡便な工程で作製できる利点を有してい
る。
Furthermore, as a method of miniaturizing sensors, a method using fine pattern formation technology used in the manufacture of integrated circuits has been attempted, but compared to such methods, the method of the present invention requires a much simpler process. It has the advantage that it can be manufactured using

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)、(b)は本発明の第1の実施例による検
知素子を示し、(a)は縦断正面図で、(b)は(a)
におけるV−V線に沿う縦断側面図であり、 第2図(a)、(b)は本発明の第2の実施例による検
知素子を示し、(a)は縦断正面図で、(b)は(a)
におけるW−W線に沿う縦断側面図であり、 第3図(a)、(b)は本発明の第3の実施例による検
知素子を示し、(a)は縦断正面図で、わ)は(a)に
おけるx−x線に沿う縦断側面図であり、 第4図(a)、ら)は本発明の第4の実施例による検知
素子を示し、(a)は縦断正面図で、ら〕は(a)にお
けるY−Y−1mに沿う縦断側面図であり、第5図(a
)、(b)は本発明の第5の実施例による検知素子を示
し、(a)は縦断正面図で、(b)は(a)におけるZ
−Z線に沿う縦断側面図であり、 第6図は本発明に係る熱線型検知素子の実施例であり、 第7図は第6図の検知素子を組込んだ電気回路図であり
、 第8図は本発明の検知素子を用いてガス感度を測定した
結果を示すグラフであり、 第9図、第10図及び第11図は従来の検知素子を示す
斜視図である。 1・・・検知素子 3・・・セラミック細線 5・・・金属発熱体の薄膜 51・・・発熱体層 7・・・絶縁体層 9・・・半導体膜 11・・・対向電極 13・・・セラミック層 17・・・白金ペースト 19・ ・ ・ リード線 21・・・ガス検知部 22・・・セラミック製支持基板 23・・・電源 24・・・参照抵抗 25・・・コイルヒータ 27・・・セラミック層 29・・・焼結体層 31・ ・焼結体 出 願 人 株 式 会 社 リ ケ ン 新 技 術 事 業 団 代 理 人 ブr 理 士 高 石 橘 馬 第1図 (a) (b) 第2図 (a) (b) 1−w (a) (b) 第6図 第9図 19 第11図
FIGS. 1(a) and 1(b) show a sensing element according to a first embodiment of the present invention, where (a) is a longitudinal sectional front view, and (b) is a vertical sectional front view.
FIGS. 2(a) and 2(b) show a sensing element according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is a longitudinal sectional front view, and FIG. is (a)
3(a) and 3(b) show a sensing element according to a third embodiment of the present invention, FIG. 3(a) is a longitudinal sectional front view, and FIG. FIG. 4(a) is a longitudinal sectional side view taken along the line xx in FIG. 4(a), and FIG. ] is a longitudinal sectional side view along Y-Y-1m in (a), and FIG.
) and (b) show a sensing element according to a fifth embodiment of the present invention, (a) is a longitudinal sectional front view, and (b) is a Z in (a).
6 is an embodiment of the hot wire type sensing element according to the present invention; FIG. 7 is an electric circuit diagram incorporating the sensing element of FIG. 6; FIG. FIG. 8 is a graph showing the results of measuring gas sensitivity using the sensing element of the present invention, and FIGS. 9, 10, and 11 are perspective views showing conventional sensing elements. 1... Detection element 3... Ceramic thin wire 5... Metal heating element thin film 51... Heating element layer 7... Insulator layer 9... Semiconductor film 11... Counter electrode 13...・Ceramic layer 17...Platinum paste 19...Lead wire 21...Gas detection section 22...Ceramic support substrate 23...Power source 24...Reference resistor 25...Coil heater 27...・Ceramic layer 29...Sintered body layer 31...Sintered body Applicant Riken New Technology Corporation Agent Br Tachibana Takaishi, Physician Figure 1 (a) (b) Figure 2 (a) ( b) 1-w (a) (b) Figure 6 Figure 9 Figure 19 Figure 11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミック細線上に、金属発熱体の薄膜を形成し
、さらにその上にガス感応膜として測定すべきガスによ
り電気抵抗が変化する半導体層を形成したことを特徴と
するガスセンサ用検知素子。
(1) A sensing element for a gas sensor, characterized in that a thin film of a metal heating element is formed on a ceramic thin wire, and a semiconductor layer whose electrical resistance changes depending on the gas to be measured is further formed thereon as a gas-sensitive film.
(2)請求項1に記載の検知素子において、前記金属発
熱体の薄膜と半導体層の間に絶縁体層を形成し、前記半
導体層の両端に対向電極を設けたことを特徴とする検知
素子。
(2) The sensing element according to claim 1, wherein an insulating layer is formed between the thin film of the metal heating element and the semiconductor layer, and counter electrodes are provided at both ends of the semiconductor layer. .
(3)請求項1又は2に記載の検知素子において、前記
半導体層は、酸化スズ、酸化鉄、酸化インジウム及び酸
化亜鉛のうちの1種又は2種以上からなることを特徴と
する検知素子。
(3) The sensing element according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor layer is made of one or more of tin oxide, iron oxide, indium oxide, and zinc oxide.
(4)請求項3に記載の検知素子において、前記半導体
層にはさらに、半導体を構成する金属原子の原子価を制
御する不純物が添加されていることを特徴とする検知素
子。
(4) The sensing element according to claim 3, wherein the semiconductor layer is further doped with an impurity that controls the valence of metal atoms constituting the semiconductor.
(5)セラミック細線上に、ガス感応膜として、発熱す
るとともに測定すべきガスにより電気抵抗が変化する薄
膜を形成したことを特徴とするガスセンサ用検知素子。
(5) A sensing element for a gas sensor, characterized in that a thin film that generates heat and whose electrical resistance changes depending on the gas to be measured is formed as a gas-sensitive film on a ceramic thin wire.
(6)セラミック細線上に金属発熱体の薄膜を形成し、
さらにその上に測定すべきガスを燃焼する触媒を担持し
たセラミック層を形成し、ガスの燃焼による前記薄膜の
電気抵抗の変化により前記ガスを検知することができる
ことを特徴とするガスセンサ用検知素子。
(6) Forming a thin film of metal heating element on ceramic thin wire,
A detection element for a gas sensor, characterized in that a ceramic layer supporting a catalyst for burning the gas to be measured is further formed thereon, and the gas can be detected by a change in the electrical resistance of the thin film due to combustion of the gas.
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