JPH0519944B2 - - Google Patents
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- JPH0519944B2 JPH0519944B2 JP1728886A JP1728886A JPH0519944B2 JP H0519944 B2 JPH0519944 B2 JP H0519944B2 JP 1728886 A JP1728886 A JP 1728886A JP 1728886 A JP1728886 A JP 1728886A JP H0519944 B2 JPH0519944 B2 JP H0519944B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
この発明は可燃性ガスセンサに関し、さらに詳
細にいえば、電界効果トランジスタ型の構成を採
用した可燃性ガスセンサに関する。
細にいえば、電界効果トランジスタ型の構成を採
用した可燃性ガスセンサに関する。
＜従来の技術＞
従来から可燃性ガスセンサとして、第５図に示
すように、SnO2等の如く可燃性ガスに感応して
抵抗値が変化する素子１１に対して直流電源１
２、および電流計等１３を直列接続するととも
に、上記素子１１を約100℃〜400℃に加熱するヒ
ータ１４に対して電源１５を直列接続した構成の
ものが提供されていた。
すように、SnO2等の如く可燃性ガスに感応して
抵抗値が変化する素子１１に対して直流電源１
２、および電流計等１３を直列接続するととも
に、上記素子１１を約100℃〜400℃に加熱するヒ
ータ１４に対して電源１５を直列接続した構成の
ものが提供されていた。
また、電界効果トランジスタ型（以下FET型
と略称する）の水素ガスセンサとして、電界効果
トランジスタのゲート電極をパラジウム（Pd）
で構成したものが提供されていた。
と略称する）の水素ガスセンサとして、電界効果
トランジスタのゲート電極をパラジウム（Pd）
で構成したものが提供されていた。
＜発明が解決しようとする問題点＞
上記第５図の構成の可燃性ガスセンサにおいて
は、可燃性ガスの存在を検出するための素子１１
を、ヒータ１４により約100℃〜400℃に加熱する
ことが必須であり、構成が複雑化するのみなら
ず、ヒータ１４がガス爆発を誘発する原因になる
という問題がある。
は、可燃性ガスの存在を検出するための素子１１
を、ヒータ１４により約100℃〜400℃に加熱する
ことが必須であり、構成が複雑化するのみなら
ず、ヒータ１４がガス爆発を誘発する原因になる
という問題がある。
また、ガスの選択性が悪く、水素ガス、炭化水
素ガス等類似の可燃性ガスに対して同様に感応し
てしまうという問題がある。例えばば、可燃性ガ
スの漏出を検出するためのセンサであつても、酒
の燗をした場合に発生するアルコールガスにも感
応することになり、可燃性ガスの漏出を検出した
のと同様の状態をひき起こしてしまうという問題
がある。
素ガス等類似の可燃性ガスに対して同様に感応し
てしまうという問題がある。例えばば、可燃性ガ
スの漏出を検出するためのセンサであつても、酒
の燗をした場合に発生するアルコールガスにも感
応することになり、可燃性ガスの漏出を検出した
のと同様の状態をひき起こしてしまうという問題
がある。
上記FET型の水素センサにおいては、パラジ
ウム（Pd）の触媒作用により分解されたH+イオ
ンがゲート電極にのみたまるのであるから、順次
蓄積してゆくことに起因する水素ガス濃度の変化
率が測定できるのみであり、水素ガス濃度の絶対
値は測定できないという問題がある。
ウム（Pd）の触媒作用により分解されたH+イオ
ンがゲート電極にのみたまるのであるから、順次
蓄積してゆくことに起因する水素ガス濃度の変化
率が測定できるのみであり、水素ガス濃度の絶対
値は測定できないという問題がある。
＜発明の目的＞
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたもの
であり、ガス爆発の危険性を解消させることがで
きるとともに、可燃性ガスの選択性を向上させる
ことができ、さらには可燃性ガスの濃度を正確に
測定することができる可燃性ガスセンサを提供す
ることを目的としている。
であり、ガス爆発の危険性を解消させることがで
きるとともに、可燃性ガスの選択性を向上させる
ことができ、さらには可燃性ガスの濃度を正確に
測定することができる可燃性ガスセンサを提供す
ることを目的としている。
＜問題点を解決するための手段＞
上記の目的を達成するための、この発明の可燃
性ガスセンサは、電界効果トランジスタのゲート
電極、およびソース電極の一方を白金属金属で構
成するとともに、他方を可燃性ガスと反応しない
金属で構成し、上記両電極上を一体的に覆うガス
透過性プロトン伝導体膜を形成したものである。
性ガスセンサは、電界効果トランジスタのゲート
電極、およびソース電極の一方を白金属金属で構
成するとともに、他方を可燃性ガスと反応しない
金属で構成し、上記両電極上を一体的に覆うガス
透過性プロトン伝導体膜を形成したものである。
但し、上記可燃性ガスと反応しない金属として
は、銀を使用することができる。
は、銀を使用することができる。
＜作 用＞
以上の構成の可燃性ガスセンサであれば、白金
属金属で構成された電極に、ガス透過性プロトン
伝導膜を通して可燃性ガスが導かれ、白金属金属
の触媒作用により分解形成されて電子がたまり、
分解形成されたプロトンは、ガス透過性プロトン
伝導体膜を通つて自由に伝導し、上記電子との再
結合を防止させられるとともに、可燃性ガスと反
応しない金属で構成された電極の電位を、可燃性
ガスの濃度に影響されることなく所定の電位に保
持することができる。
属金属で構成された電極に、ガス透過性プロトン
伝導膜を通して可燃性ガスが導かれ、白金属金属
の触媒作用により分解形成されて電子がたまり、
分解形成されたプロトンは、ガス透過性プロトン
伝導体膜を通つて自由に伝導し、上記電子との再
結合を防止させられるとともに、可燃性ガスと反
応しない金属で構成された電極の電位を、可燃性
ガスの濃度に影響されることなく所定の電位に保
持することができる。
＜実施例＞
以下、実施例を示す添付図面によつて詳細に説
明する。
明する。
第１図はこの発明の可燃性ガスセンサの一実施
例を示す概略図であり、ｐ型基板１の表面所定位
置にｎ形のソース領域２、およびドレイン領域３
を形成しているとともに、上記ソース領域２とド
レイン領域３との間にｎ形のチヤネル領域４を形
成し、上記ソース領域２に対応する部分を除い
て、上記ｐ形基板１の全表面を絶縁膜５で被覆し
ている。そして、上記チヤネル領域４に対応させ
て上記絶縁膜５の上に白金からなるゲート電極６
を形成し、上記ソース領域２と接触し得る状態で
銀からなるソース電極７を形成し、さらに上記ゲ
ート電極６、ソース電極７、および絶縁膜５を覆
うように、ガス透過性プロトン伝導膜としての固
体電解質膜８を形成している。
例を示す概略図であり、ｐ型基板１の表面所定位
置にｎ形のソース領域２、およびドレイン領域３
を形成しているとともに、上記ソース領域２とド
レイン領域３との間にｎ形のチヤネル領域４を形
成し、上記ソース領域２に対応する部分を除い
て、上記ｐ形基板１の全表面を絶縁膜５で被覆し
ている。そして、上記チヤネル領域４に対応させ
て上記絶縁膜５の上に白金からなるゲート電極６
を形成し、上記ソース領域２と接触し得る状態で
銀からなるソース電極７を形成し、さらに上記ゲ
ート電極６、ソース電極７、および絶縁膜５を覆
うように、ガス透過性プロトン伝導膜としての固
体電解質膜８を形成している。
尚、９は直流電源、１０は電流計であり、上記
ソース領域２とドレイン領域３との間に直列に接
続されている。
ソース領域２とドレイン領域３との間に直列に接
続されている。
上記の構成の可燃性ガスセンサの動作は以下の
とおりである。
とおりである。
第１図中矢印Ａで示すように測定ガスとしての
水素ガスが導かれた場合には、固体電解質膜８を
通つて白金からなるゲート電極６に到達し、白金
の触媒作用によりゲート電極６の表面において H2→2H+＋2e 2H+＋1/2O2＋2e→H2O で示される反応が行なわれ、しかもH+イオンは
固体電解質膜８中を自由に移動するので、上記可
逆反応が頻発することはなく、固体電解質膜８を
通つてゲート電極６に到達する水素ガス量が増加
するにつれて深い−電位になる（第２図Ａ参照）。
水素ガスが導かれた場合には、固体電解質膜８を
通つて白金からなるゲート電極６に到達し、白金
の触媒作用によりゲート電極６の表面において H2→2H+＋2e 2H+＋1/2O2＋2e→H2O で示される反応が行なわれ、しかもH+イオンは
固体電解質膜８中を自由に移動するので、上記可
逆反応が頻発することはなく、固体電解質膜８を
通つてゲート電極６に到達する水素ガス量が増加
するにつれて深い−電位になる（第２図Ａ参照）。
他方、ソース電極７においては、銀が水素ガス
に全く感応しないので、水素ガスの濃度が変化し
ても、所定の電位に保持され続ける（第２図Ｂ参
照）。
に全く感応しないので、水素ガスの濃度が変化し
ても、所定の電位に保持され続ける（第２図Ｂ参
照）。
したがつて、ソース−ゲート電極間には水素ガ
スの濃度に応じた電位がかかることになり、ソー
ス−ドレイン電極間に一定の電圧を印加した場合
には、水素ガスの濃度の増加に伴なつて減少する
電流特性を示すことになる（第２図Ｃ参照）。
スの濃度に応じた電位がかかることになり、ソー
ス−ドレイン電極間に一定の電圧を印加した場合
には、水素ガスの濃度の増加に伴なつて減少する
電流特性を示すことになる（第２図Ｃ参照）。
また、上記動作を行なつている間、ゲート電極
６の近傍において発生させられたH+イオンは浪
費されることなく保持されるのであるから、測定
機器として特に高インピーダンスのものを使用す
ることは必要ではなく、通常の電流計を使用して
正確な水素ガスの濃度を測定することができる。
６の近傍において発生させられたH+イオンは浪
費されることなく保持されるのであるから、測定
機器として特に高インピーダンスのものを使用す
ることは必要ではなく、通常の電流計を使用して
正確な水素ガスの濃度を測定することができる。
また、以上には水素ガスの濃度測定についての
み説明しているが、一酸化炭素ガスの濃度測定も
同様に行なうことができる。
み説明しているが、一酸化炭素ガスの濃度測定も
同様に行なうことができる。
即ち、一酸化炭素ガスも水素ガスと同様に可逆
反応を行なうのであり、具体的には CO＋H2O→CO2＋2H+＋2e 2H+＋1/2O2＋2e→H2O である。したがつて、上記反応により生成される
電子により一酸化炭素ガスの濃度を測定すること
ができる。
反応を行なうのであり、具体的には CO＋H2O→CO2＋2H+＋2e 2H+＋1/2O2＋2e→H2O である。したがつて、上記反応により生成される
電子により一酸化炭素ガスの濃度を測定すること
ができる。
第３図は他の実施例を示す概略図であり、上記
実施例を異なる点は、ゲート電極６を銀で構成
し、ソース電極７を白金で構成した点のみであ
る。
実施例を異なる点は、ゲート電極６を銀で構成
し、ソース電極７を白金で構成した点のみであ
る。
したがつて、ゲート電極６は水素ガスの濃度に
拘わらず所定の電位に保持され、ソース電極７が
水素ガスの濃度の増加に伴なつて深い−電位にな
る。そして、ソース−ゲート電極間には、水素ガ
ス濃度に依存して上記実施例と逆に変化する電位
がかかることになり、ソース−ドレイン電極間に
一定の電圧を印加した場合には、水素ガスの濃度
の増加に伴なつて増加する電流特性を示すことに
なる（第４図参照）。
拘わらず所定の電位に保持され、ソース電極７が
水素ガスの濃度の増加に伴なつて深い−電位にな
る。そして、ソース−ゲート電極間には、水素ガ
ス濃度に依存して上記実施例と逆に変化する電位
がかかることになり、ソース−ドレイン電極間に
一定の電圧を印加した場合には、水素ガスの濃度
の増加に伴なつて増加する電流特性を示すことに
なる（第４図参照）。
尚、この発明は上記の実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、銀電極に代えてカロメル電極
を使用すること、白金電極に代えて他の白金属金
属からなる電極を使用することが可能である他、
固体電解質膜８のガス透過性を変化させて測定レ
ンジを変化させること、測定レンジを変化させた
可燃性ガスセンサを複数個並列させて設け、図示
しないスイツチ等により選択的に動作させるよう
にすること等が可能であり、その他この発明の要
旨を変更しない範囲内において、種々の設計変更
を施すことが可能である。
ではなく、例えば、銀電極に代えてカロメル電極
を使用すること、白金電極に代えて他の白金属金
属からなる電極を使用することが可能である他、
固体電解質膜８のガス透過性を変化させて測定レ
ンジを変化させること、測定レンジを変化させた
可燃性ガスセンサを複数個並列させて設け、図示
しないスイツチ等により選択的に動作させるよう
にすること等が可能であり、その他この発明の要
旨を変更しない範囲内において、種々の設計変更
を施すことが可能である。
＜発明の効果＞
以上のようにこの発明は、可燃性ガスに感応す
る電極と感応しない電極とを使用して電界効果ト
ランジスタを構成しているとともに、表面をガス
透過性プロトン伝導膜で覆つているので、ガス爆
発の危険を確実に解消させた状態で、通常の測定
装置により正確な可燃性ガス濃度の測定を行なう
ことができるという特有の効果を奏する。
る電極と感応しない電極とを使用して電界効果ト
ランジスタを構成しているとともに、表面をガス
透過性プロトン伝導膜で覆つているので、ガス爆
発の危険を確実に解消させた状態で、通常の測定
装置により正確な可燃性ガス濃度の測定を行なう
ことができるという特有の効果を奏する。
第１図はこの発明の可燃性ガスセンサの一実施
例を示す概略図、第２図は可燃性ガスセンサの動
作を説明する特性図、第３図は他の実施例を示す
概略図、第４図は特性図、第５図は従来の可燃性
ガスセンサを示す概略図。 ６……ゲート電極、７……ソース電極、８……
固体電解質膜。
例を示す概略図、第２図は可燃性ガスセンサの動
作を説明する特性図、第３図は他の実施例を示す
概略図、第４図は特性図、第５図は従来の可燃性
ガスセンサを示す概略図。 ６……ゲート電極、７……ソース電極、８……
固体電解質膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電界効果トランジスタのゲート電極、および
ソース電極の一方を白金属金属で構成するととも
に、他方を可燃性ガスと反応しない金属で構成
し、上記両電極上を一体的に覆うガス透過性プロ
トン伝導体膜を形成したことを特徴とする可燃性
ガスセンサ。 ２ 可燃性ガスと反応しない金属が銀である上記
特許請求の範囲第１項記載の可燃性ガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1728886A JPS62174643A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 可燃性ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1728886A JPS62174643A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 可燃性ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62174643A JPS62174643A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH0519944B2 true JPH0519944B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=11939794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1728886A Granted JPS62174643A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 可燃性ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62174643A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237347A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Tokuyama Soda Co Ltd | 電界効果トランジスタ型ガスセンサ− |
| JPS6459050A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-06 | Daikin Ind Ltd | Gaseous carbon monoxide sensor |
| JPH01127943A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-19 | Daikin Ind Ltd | 可燃性ガスセンサ |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP1728886A patent/JPS62174643A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62174643A (ja) | 1987-07-31 |
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