JPH07140102A - 半導体式ガスセンサとその検知対象ガス設定方法 - Google Patents
半導体式ガスセンサとその検知対象ガス設定方法Info
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- JPH07140102A JPH07140102A JP28937493A JP28937493A JPH07140102A JP H07140102 A JPH07140102 A JP H07140102A JP 28937493 A JP28937493 A JP 28937493A JP 28937493 A JP28937493 A JP 28937493A JP H07140102 A JPH07140102 A JP H07140102A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】検知対象のガス種に対する感度を大きくでき、
しかもガス選択性の異なるものを製造することが容易な
半導体式ガスセンサを提供するにある。 【構成】センサチップ５は平板状の絶縁基板１にヒータ
２と、２本で対を為す膜状電極３とを設けるとともに、
膜状電極３の上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉｎ2 Ｏ 3 等の金
属酸化物半導体からなる感ガス部４を形成して構成され
る。感ガス部３はその膜厚寸法を、膜状電極３，３の間
隔寸法との相対比率を変えることにより、最大感度を示
すガス種を調整してある。
しかもガス選択性の異なるものを製造することが容易な
半導体式ガスセンサを提供するにある。 【構成】センサチップ５は平板状の絶縁基板１にヒータ
２と、２本で対を為す膜状電極３とを設けるとともに、
膜状電極３の上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉｎ2 Ｏ 3 等の金
属酸化物半導体からなる感ガス部４を形成して構成され
る。感ガス部３はその膜厚寸法を、膜状電極３，３の間
隔寸法との相対比率を変えることにより、最大感度を示
すガス種を調整してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体式ガスセンサ及
びその検知対象ガスの設定方法に関するものである。
びその検知対象ガスの設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在一般に広く市販されている半導体式
可燃性ガスセンサとしては直熱式−焼結体タイプと、傍
熱式−円筒状厚膜タイプの種類がある。一方平板型ガス
センサは、量産性が高く製造コストを安くできるという
メリットが考えられるため、厚膜タイプ、薄膜タイプに
ついて多くの研究が為され、特開昭５２−１５３４９８
号、特開昭５３−７４４９５号、特開昭６３−２２３５
５１号、特開平１−２５０５８５２号等により既に種々
のものが提案されているが、可燃性ガスセンサとして実
用化されたものはなかった。
可燃性ガスセンサとしては直熱式−焼結体タイプと、傍
熱式−円筒状厚膜タイプの種類がある。一方平板型ガス
センサは、量産性が高く製造コストを安くできるという
メリットが考えられるため、厚膜タイプ、薄膜タイプに
ついて多くの研究が為され、特開昭５２−１５３４９８
号、特開昭５３−７４４９５号、特開昭６３−２２３５
５１号、特開平１−２５０５８５２号等により既に種々
のものが提案されているが、可燃性ガスセンサとして実
用化されたものはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】つまり従来の平板型ガ
スセンサは、検知対象ガスとなるメタン、ブタン等炭化
水素系ガスに対する感度が小さく、妨害ガス（誤報の原
因）となるアルコールに対する感度が大きいという問題
があった。また希望のガス感度を得るため、例えばアル
コールに対する感度を小さくするために感ガス部の上に
触媒層を設ける等の手段がとられているが、触媒層の経
時変化が大きい等の問題点があった。更に触媒相を設け
る場合工程が煩雑になり、特性ばらつきも大きくなるた
め製造コストが高くなるという問題があった。
スセンサは、検知対象ガスとなるメタン、ブタン等炭化
水素系ガスに対する感度が小さく、妨害ガス（誤報の原
因）となるアルコールに対する感度が大きいという問題
があった。また希望のガス感度を得るため、例えばアル
コールに対する感度を小さくするために感ガス部の上に
触媒層を設ける等の手段がとられているが、触媒層の経
時変化が大きい等の問題点があった。更に触媒相を設け
る場合工程が煩雑になり、特性ばらつきも大きくなるた
め製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】しかも従来の平板型ガスセンサは市販され
ている直熱式−焼結体タイプや、傍熱式−円筒状厚膜タ
イプのガスセンサに比べて汚染物質（シリコンスプレ
ー、ＳＯｘ等）による被毒に弱く、連続使用時の経時変
化が大きいという問題があった。本発明は上記の問題点
に鑑みて為されたもので、請求項１の発明、第４の発明
の目的とするところは検知対象のガス種に対する感度を
大きくでき、しかもガス選択性の異なるものを製造する
ことが容易な半導体式ガスセンサ及びその検知対象ガス
設定方法を提供するにある。
ている直熱式−焼結体タイプや、傍熱式−円筒状厚膜タ
イプのガスセンサに比べて汚染物質（シリコンスプレ
ー、ＳＯｘ等）による被毒に弱く、連続使用時の経時変
化が大きいという問題があった。本発明は上記の問題点
に鑑みて為されたもので、請求項１の発明、第４の発明
の目的とするところは検知対象のガス種に対する感度を
大きくでき、しかもガス選択性の異なるものを製造する
ことが容易な半導体式ガスセンサ及びその検知対象ガス
設定方法を提供するにある。
【０００５】請求項２の発明の目的とするところは、請
求項１の目的に加えて感ガス部の抵抗のばらつきが少な
く、しかも経時変化が少なく、耐被毒性も高い半導体式
ガスセンサを提供するにある。請求項３の発明の目的と
するところは、特にアルコールのような酸化（燃焼）し
やすいノイズガスの感度を小さくすることができる半導
体式ガスセンサを提供するにある。
求項１の目的に加えて感ガス部の抵抗のばらつきが少な
く、しかも経時変化が少なく、耐被毒性も高い半導体式
ガスセンサを提供するにある。請求項３の発明の目的と
するところは、特にアルコールのような酸化（燃焼）し
やすいノイズガスの感度を小さくすることができる半導
体式ガスセンサを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ヒータと、一対若しくは複数対
の電極と、これらの電極上に形成した金属酸化物半導体
からなる感ガス部とを平板状の絶縁基板に備えた半導体
式ガスセンサにおいて、対の電極の間隔寸法と感ガス部
の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応させて設定
したものである。
に、請求項１の発明は、ヒータと、一対若しくは複数対
の電極と、これらの電極上に形成した金属酸化物半導体
からなる感ガス部とを平板状の絶縁基板に備えた半導体
式ガスセンサにおいて、対の電極の間隔寸法と感ガス部
の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応させて設定
したものである。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、感ガス部の膜厚寸法範囲を５０μｍ乃至３００μｍ
としたものである。請求項３の発明は、請求項１の発明
において、対の電極が並行している部位全体を少なくと
も感ガス部で覆ったものである。請求項４の発明は、ヒ
ータと、一対若しくは複数対の電極と、これらの電極上
に形成した金属酸化物半導体からなる感ガス部とを平板
状の絶縁基板に備えた半導体式ガスセンサの対の電極の
間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定して検
知対象ガスを設定することを特徴とする。
て、感ガス部の膜厚寸法範囲を５０μｍ乃至３００μｍ
としたものである。請求項３の発明は、請求項１の発明
において、対の電極が並行している部位全体を少なくと
も感ガス部で覆ったものである。請求項４の発明は、ヒ
ータと、一対若しくは複数対の電極と、これらの電極上
に形成した金属酸化物半導体からなる感ガス部とを平板
状の絶縁基板に備えた半導体式ガスセンサの対の電極の
間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定して検
知対象ガスを設定することを特徴とする。
【０００８】
【作用】請求項１の発明によれば、対の電極の間隔寸法
と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応
させて設定したものであるから、感ガス部の膜厚寸法や
電極間隔の寸法を変化させたりするだけで、ガス種に対
する感度を変えることができ、そのため検知対象のガス
種が異なるガスセンサを容易に製造することができる。
と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応
させて設定したものであるから、感ガス部の膜厚寸法や
電極間隔の寸法を変化させたりするだけで、ガス種に対
する感度を変えることができ、そのため検知対象のガス
種が異なるガスセンサを容易に製造することができる。
【０００９】請求項２の発明によれば、感ガス部の膜厚
寸法範囲を５０μｍ乃至３００μｍとしたものであるか
ら、感ガス部の抵抗のばらつきが小さく、しかも連続使
用時の感ガス部の経時的な抵抗値の変化（感度変化）が
小さく、更に汚染物質に対する耐被毒性が高いガスセン
サを実現することができる。更に請求項３の発明によれ
ば、対の電極が並行している部位全体を少なくとも感ガ
ス部で覆ったものであるから、ノイズガスとなるアルコ
ール等のような酸化（燃焼）し易いガスの感度を小さく
することができ、検知対象ガスを確実に検知できるガス
センサを実現することができる。
寸法範囲を５０μｍ乃至３００μｍとしたものであるか
ら、感ガス部の抵抗のばらつきが小さく、しかも連続使
用時の感ガス部の経時的な抵抗値の変化（感度変化）が
小さく、更に汚染物質に対する耐被毒性が高いガスセン
サを実現することができる。更に請求項３の発明によれ
ば、対の電極が並行している部位全体を少なくとも感ガ
ス部で覆ったものであるから、ノイズガスとなるアルコ
ール等のような酸化（燃焼）し易いガスの感度を小さく
することができ、検知対象ガスを確実に検知できるガス
センサを実現することができる。
【００１０】更にまた請求項４の発明によれば、対の電
極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定し
て検知対象ガスを設定するので、膜厚や電極間隔を変更
するだけで、検知対象ガスを設定でき、そのため基本的
な構造を変えることなく多種のガスセンサを製造するこ
とができる。
極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定し
て検知対象ガスを設定するので、膜厚や電極間隔を変更
するだけで、検知対象ガスを設定でき、そのため基本的
な構造を変えることなく多種のガスセンサを製造するこ
とができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明のガスセンサのチップの上面構造を
示しており、図示する例では平板状の絶縁基板１にヒー
タ２と、２本で対を為す膜状電極３とを備えるととも
に、膜状電極３の上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 等
の金属酸化物半導体からなる感ガス部４を形成してセン
サチップ５を構成している。
する。図１は本発明のガスセンサのチップの上面構造を
示しており、図示する例では平板状の絶縁基板１にヒー
タ２と、２本で対を為す膜状電極３とを備えるととも
に、膜状電極３の上にＳｎＯ2 、ＺｎＯ、Ｉｎ2 Ｏ3 等
の金属酸化物半導体からなる感ガス部４を形成してセン
サチップ５を構成している。
【００１２】ヒータ２は図示例では絶縁基板１の裏面に
設けているが、感ガス部４を設けている絶縁基板１の表
面側に設けてもよく、また絶縁基板１に内蔵して良い。
感ガス部４はスクリーン印刷やスラリーのディスペンサ
による塗布によって形成する。このように形成したセン
サチップ５を図２に示すように基体６に取付け、ケース
７内に収納し、基体６の下面より突出させているピン端
子７に対してワイヤーリード８によりヒータ２及び対の
膜状電極３を電気的に接続し、半導体式ガスセンサを構
成する。尚図２中の９は網体である。
設けているが、感ガス部４を設けている絶縁基板１の表
面側に設けてもよく、また絶縁基板１に内蔵して良い。
感ガス部４はスクリーン印刷やスラリーのディスペンサ
による塗布によって形成する。このように形成したセン
サチップ５を図２に示すように基体６に取付け、ケース
７内に収納し、基体６の下面より突出させているピン端
子７に対してワイヤーリード８によりヒータ２及び対の
膜状電極３を電気的に接続し、半導体式ガスセンサを構
成する。尚図２中の９は網体である。
【００１３】ところで感ガス部４は膜厚寸法によって何
れのガス中においても抵抗値が変化するが、本発明のガ
スセンサは感ガス部４の膜厚寸法と、対の膜状電極３の
間隔寸法との相対比率により、感ガス部４の抵抗値（ガ
ス感度）が変わることに注目して、この相対比率を設定
することにより検知対象とするガス種を選択するように
したものである。
れのガス中においても抵抗値が変化するが、本発明のガ
スセンサは感ガス部４の膜厚寸法と、対の膜状電極３の
間隔寸法との相対比率により、感ガス部４の抵抗値（ガ
ス感度）が変わることに注目して、この相対比率を設定
することにより検知対象とするガス種を選択するように
したものである。
【００１４】つまりｎ型半導体ガスセンサの場合、金属
酸化物半導体からなる感ガス部４に可燃性ガスが吸着す
ると、伝導電子が増加し、センサ抵抗値が小さくなる
（ｐ型半導体ガスセンサの場合にはこの逆となる）。ガ
スセンサの感度を考える上で、ガスの酸化（燃焼）し易
さが、重要な要素の一つであるが、酸化（燃焼）し易さ
はガスの種類によって異なっており、酸化（燃焼）し易
いガス（水素、エタノール等）は感ガス部４の厚みが大
きいと、感ガス部４表面で酸化（燃焼）してしまい、電
気伝導に関与する領域までガスが到達せず、ガス感度が
小さくなる。逆に酸化（燃焼）し難いガス（ＣＨ4 等）
は感ガス部４の厚みの影響が小さい。
酸化物半導体からなる感ガス部４に可燃性ガスが吸着す
ると、伝導電子が増加し、センサ抵抗値が小さくなる
（ｐ型半導体ガスセンサの場合にはこの逆となる）。ガ
スセンサの感度を考える上で、ガスの酸化（燃焼）し易
さが、重要な要素の一つであるが、酸化（燃焼）し易さ
はガスの種類によって異なっており、酸化（燃焼）し易
いガス（水素、エタノール等）は感ガス部４の厚みが大
きいと、感ガス部４表面で酸化（燃焼）してしまい、電
気伝導に関与する領域までガスが到達せず、ガス感度が
小さくなる。逆に酸化（燃焼）し難いガス（ＣＨ4 等）
は感ガス部４の厚みの影響が小さい。
【００１５】換言すればガス感度は、感ガス部４の電気
伝導にかかわる領域にどれだけのガスが到達するかによ
って決まることになり、この電気伝導にかかわる領域が
膜状電極４の間隔に依存する。一方感ガス部４は連続し
て使用しても経時的な変化が少ないことが望ましく、ま
た耐被毒性の高いものが望まれ、また余り抵抗値の高い
ものでは信号処理回路の特性から見て不適当であり、更
に製造上で抵抗値のばらつきが少ないことが望ましい。
伝導にかかわる領域にどれだけのガスが到達するかによ
って決まることになり、この電気伝導にかかわる領域が
膜状電極４の間隔に依存する。一方感ガス部４は連続し
て使用しても経時的な変化が少ないことが望ましく、ま
た耐被毒性の高いものが望まれ、また余り抵抗値の高い
ものでは信号処理回路の特性から見て不適当であり、更
に製造上で抵抗値のばらつきが少ないことが望ましい。
【００１６】特に膜厚の寸法が小さい場合には抵抗値の
ばらつきが大きく、更に耐被毒性も低い。そこで実験し
てみたところ感ガス部４の膜厚が５０μｍより小さくな
ると顕著になることが分かった。更に経時的変化を測定
してみたところ、感ガス部４の膜厚が５０μｍより小さ
い場合には経時的変化も大きくなるというがことが分か
った。
ばらつきが大きく、更に耐被毒性も低い。そこで実験し
てみたところ感ガス部４の膜厚が５０μｍより小さくな
ると顕著になることが分かった。更に経時的変化を測定
してみたところ、感ガス部４の膜厚が５０μｍより小さ
い場合には経時的変化も大きくなるというがことが分か
った。
【００１７】図３（ａ）は膜厚の寸法が３０μｍの場合
のガス中の抵抗値の経時変化を示しており、空気
（イ）、メタン（ロ）、エタノール（ハ）の何れに対し
ても経時的変化が大きい。図３（ｂ）は膜厚の寸法が１
８０μｍの場合のガス中の抵抗値の経時変化を示してお
り、空気（イ）、メタン（ロ）、エタノール（ハ）の何
れにおいても一定に安定している。
のガス中の抵抗値の経時変化を示しており、空気
（イ）、メタン（ロ）、エタノール（ハ）の何れに対し
ても経時的変化が大きい。図３（ｂ）は膜厚の寸法が１
８０μｍの場合のガス中の抵抗値の経時変化を示してお
り、空気（イ）、メタン（ロ）、エタノール（ハ）の何
れにおいても一定に安定している。
【００１８】他方膜厚の寸法が３００μｍを越えると抵
抗値が高くなって感度が小さくなり、信号処理上に問題
が生じ、更に抵抗値のばらつきも大きいという問題があ
る。而して本発明半導体式センサは感ガス部４の膜厚寸
法の上限を３００μｍとし、下限値を５０μｍとして感
ガス部４の膜厚寸法と、膜状電極４の間隔寸法との相対
比率により、感ガス部４の抵抗値（ガス感度）を調整す
るようにし、所望のガスに対する感度が他のガスに対す
る感度よりも高く弁別性に優れたガスセンサを実現した
ものである。
抗値が高くなって感度が小さくなり、信号処理上に問題
が生じ、更に抵抗値のばらつきも大きいという問題があ
る。而して本発明半導体式センサは感ガス部４の膜厚寸
法の上限を３００μｍとし、下限値を５０μｍとして感
ガス部４の膜厚寸法と、膜状電極４の間隔寸法との相対
比率により、感ガス部４の抵抗値（ガス感度）を調整す
るようにし、所望のガスに対する感度が他のガスに対す
る感度よりも高く弁別性に優れたガスセンサを実現した
ものである。
【００１９】図４（ａ）は膜状電極３、３の間隔寸法を
１３０μｍとし、感ガス部４の膜厚寸法を５０μｍ乃至
３００μｍの範囲で変化させた場合の空気（イ）、メタ
ン（ロ）、エタノール（ハ）、イソブタン（ニ）、水素
（ホ）に対する感ガス部４の抵抗値を変化を示してお
り、この図から膜厚寸法により最も小さい抵抗値となる
ガス種が変わっていることが分かる。
１３０μｍとし、感ガス部４の膜厚寸法を５０μｍ乃至
３００μｍの範囲で変化させた場合の空気（イ）、メタ
ン（ロ）、エタノール（ハ）、イソブタン（ニ）、水素
（ホ）に対する感ガス部４の抵抗値を変化を示してお
り、この図から膜厚寸法により最も小さい抵抗値となる
ガス種が変わっていることが分かる。
【００２０】図４（ｂ）は空気（イ）に対する感ガス部
４の抵抗値Ｒ0 と、メタン（ロ）、エタノール（ハ）、
イソブタン（ニ）、水素（ホ）に対する感ガス部４の抵
抗値Ｒの比を膜厚寸法を変えて測定した結果を示してお
り、この図から感ガス部４の膜厚寸法とガス感度の関係
が分かる。尚（イ）は空気を示している。図５（ａ）乃
至（ｃ）は膜状電極３、３の間隔（１３０μｍ）を一定
とし、感ガス部４の膜厚の寸法を５０μｍ、、１８０μ
ｍ、３００μｍとした場合の、各ガス（水素、エタノー
ル、イソブタン、メタン）の濃度とガス感度との関係を
示しており、５０μｍの場合には何れの濃度においても
ガス感度の高い順が水素（ホ）、エタノール（ハ）、イ
ソブタン（ニ）、メタン（ロ）の順となり、この場合水
素、エタノールの検知に適したガスセンサが得られる。
４の抵抗値Ｒ0 と、メタン（ロ）、エタノール（ハ）、
イソブタン（ニ）、水素（ホ）に対する感ガス部４の抵
抗値Ｒの比を膜厚寸法を変えて測定した結果を示してお
り、この図から感ガス部４の膜厚寸法とガス感度の関係
が分かる。尚（イ）は空気を示している。図５（ａ）乃
至（ｃ）は膜状電極３、３の間隔（１３０μｍ）を一定
とし、感ガス部４の膜厚の寸法を５０μｍ、、１８０μ
ｍ、３００μｍとした場合の、各ガス（水素、エタノー
ル、イソブタン、メタン）の濃度とガス感度との関係を
示しており、５０μｍの場合には何れの濃度においても
ガス感度の高い順が水素（ホ）、エタノール（ハ）、イ
ソブタン（ニ）、メタン（ロ）の順となり、この場合水
素、エタノールの検知に適したガスセンサが得られる。
【００２１】また１８０μｍの場合には、イソブタン
（ニ）、（メタン（ロ）、水素（ホ）、）、エタノール
（ハ）の順となり、イソブタン（ニ）の検知に適したガ
スセンサが得られる。更に３００μｍの場合には、メタ
ン（ロ）、イソブタン（ニ）、（水素（ホ）、エタノー
ル（ハ））の順となり、特にメタン（ロ）の感度が大と
なり、メタン（ロ）に対する弁別性が高いガスセンサが
実現できる。
（ニ）、（メタン（ロ）、水素（ホ）、）、エタノール
（ハ）の順となり、イソブタン（ニ）の検知に適したガ
スセンサが得られる。更に３００μｍの場合には、メタ
ン（ロ）、イソブタン（ニ）、（水素（ホ）、エタノー
ル（ハ））の順となり、特にメタン（ロ）の感度が大と
なり、メタン（ロ）に対する弁別性が高いガスセンサが
実現できる。
【００２２】このようにして所望のガスの検知に適した
ガスセンサを、感ガス部４の膜厚寸法と電極間隔の寸法
ととを変えることにより実現することができるのであ
る。尚図５中（イ）は空気を示す。上記の場合膜状電極
３、３の間隔を一定とし、感ガス部４の膜厚の寸法を変
えて所定ガスに対する感度を高くするようにしている
が、図６（ａ）（ｂ）に示すように感ガス部４の膜厚の
寸法Ｘを一定とし、膜状電極３、３の間隔寸法Ｙを変え
ても良い。この場合図６（ａ）は膜状電極３、３の間隔
が図６（ｂ）の場合に比べて大きいため、相対的に感ガ
ス部４の膜厚の寸法が小さなり、膜状電極３、３の間隔
を一定として感ガス部４の膜厚の寸法を小さくした場合
と同様な感度傾向となる。
ガスセンサを、感ガス部４の膜厚寸法と電極間隔の寸法
ととを変えることにより実現することができるのであ
る。尚図５中（イ）は空気を示す。上記の場合膜状電極
３、３の間隔を一定とし、感ガス部４の膜厚の寸法を変
えて所定ガスに対する感度を高くするようにしている
が、図６（ａ）（ｂ）に示すように感ガス部４の膜厚の
寸法Ｘを一定とし、膜状電極３、３の間隔寸法Ｙを変え
ても良い。この場合図６（ａ）は膜状電極３、３の間隔
が図６（ｂ）の場合に比べて大きいため、相対的に感ガ
ス部４の膜厚の寸法が小さなり、膜状電極３、３の間隔
を一定として感ガス部４の膜厚の寸法を小さくした場合
と同様な感度傾向となる。
【００２３】逆に図５（ｂ）の場合には相対的に感ガス
部４の膜厚の寸法が大きくなり、膜状電極３、３の間隔
を一定として感ガス部４の膜厚の寸法を大きくした場合
と同様な感度傾向となる。表１は膜厚を変えた場合と、
電極間隔を変えた場合における比較結果を示しており、
表中（ａ）の半導体センサに対して（ｂ）のように感ガ
ス部４の膜厚の寸法Ｘを変化させた場合と、（ｃ）のよ
うに膜場電極３，３の間隔寸法Ｙを変えて、略その相対
比率Ｘ／Ｙを等しくした場合における空気（イ）、メタ
ン（ロ）、エタノール（ハ）に対する感ガス部４の抵抗
値Ｒ及び空気（イ）の抵抗値をＲ0として夫々の抵抗値
Ｒとの比率をとったガス感度を夫々示しており、各ガス
に対する抵抗値の変化及びガス感度の変化は（ｂ）
（ｃ）とも類似しており、膜厚寸法Ｘを変えても、電極
間隔寸法Ｙを変えても略相対比率が同じであれば同様な
ガス感度が得られることが分かる。
部４の膜厚の寸法が大きくなり、膜状電極３、３の間隔
を一定として感ガス部４の膜厚の寸法を大きくした場合
と同様な感度傾向となる。表１は膜厚を変えた場合と、
電極間隔を変えた場合における比較結果を示しており、
表中（ａ）の半導体センサに対して（ｂ）のように感ガ
ス部４の膜厚の寸法Ｘを変化させた場合と、（ｃ）のよ
うに膜場電極３，３の間隔寸法Ｙを変えて、略その相対
比率Ｘ／Ｙを等しくした場合における空気（イ）、メタ
ン（ロ）、エタノール（ハ）に対する感ガス部４の抵抗
値Ｒ及び空気（イ）の抵抗値をＲ0として夫々の抵抗値
Ｒとの比率をとったガス感度を夫々示しており、各ガス
に対する抵抗値の変化及びガス感度の変化は（ｂ）
（ｃ）とも類似しており、膜厚寸法Ｘを変えても、電極
間隔寸法Ｙを変えても略相対比率が同じであれば同様な
ガス感度が得られることが分かる。
【００２４】
【表１】
【００２５】而して本発明ガスセンサは感ガス部４の膜
厚寸法の下限値を５０μｍ、上限値を３００μｍとして
製造管理を行い、その範囲において膜厚寸法と電極間寸
法を変えることにより、所望のガスに対応するガスセン
サを実現するのである。 つまり感ガス部４の膜厚の上
限値３００μｍと製造限界の最小の電極間隔（例えば２
０μｍ）との組み合わせから、感ガス部４の膜厚の下限
値５０μｍと製造限界の最大の電極間隔（例えば２００
μｍ）の組み合わせまでの範囲において相対比率を変化
させることにより、感度が最大となるガス種を調整する
ことができ、弁別性のよいガスセンサが得られるのであ
る。
厚寸法の下限値を５０μｍ、上限値を３００μｍとして
製造管理を行い、その範囲において膜厚寸法と電極間寸
法を変えることにより、所望のガスに対応するガスセン
サを実現するのである。 つまり感ガス部４の膜厚の上
限値３００μｍと製造限界の最小の電極間隔（例えば２
０μｍ）との組み合わせから、感ガス部４の膜厚の下限
値５０μｍと製造限界の最大の電極間隔（例えば２００
μｍ）の組み合わせまでの範囲において相対比率を変化
させることにより、感度が最大となるガス種を調整する
ことができ、弁別性のよいガスセンサが得られるのであ
る。
【００２６】ところで感ガス部４は対の膜状電極３、３
が並行している部分全体を感ガス部４で覆うように形成
され、電気伝導に関与する部分に直接ガスが触れないよ
うにするのであるが、並行する部分以外の電極部位も感
ガス部４で覆うようにすればアルコールや水素のように
酸化（燃焼）し易いガスの感度を小さくすることがで
き、望ましくは膜状電極３、３が並行している部分全体
を覆う場合の感ガス部４の各辺の寸法ａ、ｂの略１．２
倍以上（図１においてａ’，ｂ’で示す）となるように
感ガス部４の大きさを設定すれば、アルコールや水素の
ように酸化（燃焼）し易いガスの感度を大幅に小さくす
ることができる。特にアルコールは調理時や、化粧スプ
レー使用時等に発生し、ガスセンサの誤報の原因となる
ので、アルコールの感度を小さくすることが従来より望
まれている。
が並行している部分全体を感ガス部４で覆うように形成
され、電気伝導に関与する部分に直接ガスが触れないよ
うにするのであるが、並行する部分以外の電極部位も感
ガス部４で覆うようにすればアルコールや水素のように
酸化（燃焼）し易いガスの感度を小さくすることがで
き、望ましくは膜状電極３、３が並行している部分全体
を覆う場合の感ガス部４の各辺の寸法ａ、ｂの略１．２
倍以上（図１においてａ’，ｂ’で示す）となるように
感ガス部４の大きさを設定すれば、アルコールや水素の
ように酸化（燃焼）し易いガスの感度を大幅に小さくす
ることができる。特にアルコールは調理時や、化粧スプ
レー使用時等に発生し、ガスセンサの誤報の原因となる
ので、アルコールの感度を小さくすることが従来より望
まれている。
【００２７】表２は感ガス部４の膜厚寸法が１８０μｍ
で、電極間隔が１３０μｍの場合において、感ガス部４
の各辺ａ’，ｂ’の寸法を変えた場合の空気（イ）、メ
タン（ロ）、エタノール（ハ）に対する感ガス部４の抵
抗値Ｒ及び、空気（イ）の抵抗値をＲ0 として夫々の抵
抗値Ｒとの比率をとったガス感度を測定した結果を示し
ており、この結果から見て（ａ）の場合に比べて（ｂ）
の場合の方がエタノール（ハ）の感度が大ききことが分
かる。
で、電極間隔が１３０μｍの場合において、感ガス部４
の各辺ａ’，ｂ’の寸法を変えた場合の空気（イ）、メ
タン（ロ）、エタノール（ハ）に対する感ガス部４の抵
抗値Ｒ及び、空気（イ）の抵抗値をＲ0 として夫々の抵
抗値Ｒとの比率をとったガス感度を測定した結果を示し
ており、この結果から見て（ａ）の場合に比べて（ｂ）
の場合の方がエタノール（ハ）の感度が大ききことが分
かる。
【００２８】
【表２】
【００２９】尚膜状電極３、３の形状は図１に示す櫛歯
状以外に、図７に示すように直線状の電極であっても良
い。
状以外に、図７に示すように直線状の電極であっても良
い。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の発明は、対の電極の間隔寸法
と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応
させて設定したものであるから、感ガス部の膜厚寸法や
電極間隔の寸法を変化させたりするだけで、ガス種に対
する感度を変えることができ、そのため検知対象のガス
種が異なるガスセンサを容易に製造することができると
いう効果がある。
と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を検知対象ガスに対応
させて設定したものであるから、感ガス部の膜厚寸法や
電極間隔の寸法を変化させたりするだけで、ガス種に対
する感度を変えることができ、そのため検知対象のガス
種が異なるガスセンサを容易に製造することができると
いう効果がある。
【００３１】また請求項２の発明は、感ガス部の膜厚寸
法範囲を５０μｍ乃至３００μｍとしたものであるか
ら、感ガス部の抵抗のばらつきが小さく、しかも連続使
用時の感ガス部の経時的な抵抗値の変化（感度変化）が
小さく、更に汚染物質に対する耐被毒性が高いガスセン
サを実現することができるという効果がある。更に請求
項３の発明は、対の電極が並行している部位全体を少な
くとも感ガス部で覆ったものであるから、ノイズガスと
なるアルコール等のような酸化（燃焼）し易いガスの感
度を小さくすることができ、検知対象ガスを確実に検知
できるガスセンサを実現することができるという効果が
ある。
法範囲を５０μｍ乃至３００μｍとしたものであるか
ら、感ガス部の抵抗のばらつきが小さく、しかも連続使
用時の感ガス部の経時的な抵抗値の変化（感度変化）が
小さく、更に汚染物質に対する耐被毒性が高いガスセン
サを実現することができるという効果がある。更に請求
項３の発明は、対の電極が並行している部位全体を少な
くとも感ガス部で覆ったものであるから、ノイズガスと
なるアルコール等のような酸化（燃焼）し易いガスの感
度を小さくすることができ、検知対象ガスを確実に検知
できるガスセンサを実現することができるという効果が
ある。
【００３２】更にまた請求項４の発明によれば、対の電
極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定し
て検知対象ガスを設定するので、膜厚や電極間隔を変更
するだけで、検知対象ガスを設定でき、そのため基本的
な構造を変えることなく多種のガスセンサを製造するこ
とができるという効果がある。
極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比率を選定し
て検知対象ガスを設定するので、膜厚や電極間隔を変更
するだけで、検知対象ガスを設定でき、そのため基本的
な構造を変えることなく多種のガスセンサを製造するこ
とができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のセンサチップの拡大上面図
である。
である。
【図２】同上の斜視図である。
【図３】半導体式ガスセンサの経時安定性の説明用特性
図である。
図である。
【図４】（ａ）は半導体式ガスセンサの感ガス部の膜厚
寸法とセンサ抵抗値との関係特性図である。（ｂ）は半
導体式ガスセンサの感ガス部の膜厚寸法とガス感度の関
係特性図である。
寸法とセンサ抵抗値との関係特性図である。（ｂ）は半
導体式ガスセンサの感ガス部の膜厚寸法とガス感度の関
係特性図である。
【図５】各膜厚寸法におけるガス濃度とガス感度の関係
特性図である。
特性図である。
【図６】本発明の別の実施例の説明図である。
【図７】本発明の他の実施例のセンサチップの拡大上面
図である。
図である。
１ 絶縁基板 ２ ヒータ ３ 膜状電極 ４ 感ガス部 ５ センサチップ
Claims (4)
- 【請求項１】ヒータと、一対若しくは複数対の電極と、
これらの電極上に形成した金属酸化物半導体からなる感
ガス部とを平板状の絶縁基板に備えた半導体式ガスセン
サにおいて、対の電極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法
の相対比率を検知対象ガスに対応させて設定して成るこ
とを特徴とする半導体式ガスセンサ。 - 【請求項２】感ガス部の膜厚寸法範囲を５０μｍ乃至３
００μｍとしたことを特徴とする請求項１記載の半導体
式ガスセンサ。 - 【請求項３】対の電極が並行している部位全体を少なく
とも感ガス部で覆ったこと特徴とする請求項１記載の半
導体式ガスセンサ。 - 【請求項４】ヒータと、一対若しくは複数対の電極と、
これらの電極上に形成した金属酸化物半導体からなる感
ガス部とを平板状の絶縁基板に備えた半導体式ガスセン
サの対の電極の間隔寸法と感ガス部の膜厚寸法の相対比
率を選定して検知対象ガスを設定することを特徴とする
半導体式ガスセンサの検知対象ガス設定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28937493A JPH07140102A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体式ガスセンサとその検知対象ガス設定方法 |
| JP32074898A JPH11218511A (ja) | 1993-11-18 | 1998-11-11 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28937493A JPH07140102A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体式ガスセンサとその検知対象ガス設定方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32074898A Division JPH11218511A (ja) | 1993-11-18 | 1998-11-11 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140102A true JPH07140102A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17742388
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28937493A Pending JPH07140102A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 半導体式ガスセンサとその検知対象ガス設定方法 |
| JP32074898A Pending JPH11218511A (ja) | 1993-11-18 | 1998-11-11 | ガスセンサ |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32074898A Pending JPH11218511A (ja) | 1993-11-18 | 1998-11-11 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPH07140102A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041833A (ja) * | 2018-09-07 | 2020-03-19 | フィガロ技研株式会社 | ガス検出装置 |
| CN113155905A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-23 | 应急管理部天津消防研究所 | 一种Ag修饰的ZnO-In2O3气敏材料的制备方法 |
| WO2026032496A1 (de) | 2024-08-06 | 2026-02-12 | Fr-Innovations Gmbh | Aufsetzkamera mit lichtquelle und deren forstwirtschaftliche verwendung |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100773025B1 (ko) | 2004-02-27 | 2007-11-05 | 이엠씨마이크로시스템 주식회사 | 반도체식 가스센서, 그 구동방법 및 제조방법 |
| JP4537830B2 (ja) * | 2004-11-09 | 2010-09-08 | エフアイエス株式会社 | ガス検出装置の製造方法およびガス検出装置 |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP28937493A patent/JPH07140102A/ja active Pending
-
1998
- 1998-11-11 JP JP32074898A patent/JPH11218511A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041833A (ja) * | 2018-09-07 | 2020-03-19 | フィガロ技研株式会社 | ガス検出装置 |
| CN113155905A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-23 | 应急管理部天津消防研究所 | 一种Ag修饰的ZnO-In2O3气敏材料的制备方法 |
| WO2026032496A1 (de) | 2024-08-06 | 2026-02-12 | Fr-Innovations Gmbh | Aufsetzkamera mit lichtquelle und deren forstwirtschaftliche verwendung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11218511A (ja) | 1999-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001003 |