JPH07209234A - 半導体ガスセンサ - Google Patents
半導体ガスセンサInfo
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- JPH07209234A JPH07209234A JP611094A JP611094A JPH07209234A JP H07209234 A JPH07209234 A JP H07209234A JP 611094 A JP611094 A JP 611094A JP 611094 A JP611094 A JP 611094A JP H07209234 A JPH07209234 A JP H07209234A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】干渉ガスと水蒸気と電源電圧変動の影響が小さ
く信頼性に優れる半導体ガスセンサを得る。 【構成】同一の基板１３の上に貴金属触媒の担持された
金属酸化物半導体からなる第１の感ガス層１１と、金属
酸化物半導体からなる第２の感ガス層１２を積層して厚
膜型ガスセンサを構成する。
く信頼性に優れる半導体ガスセンサを得る。 【構成】同一の基板１３の上に貴金属触媒の担持された
金属酸化物半導体からなる第１の感ガス層１１と、金属
酸化物半導体からなる第２の感ガス層１２を積層して厚
膜型ガスセンサを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はＬＰガス，都市ガス等
を検出するガス漏れ警報器用の半導体ガスセンサに係
り、特に水蒸気，アルコールガス等の干渉ガスの影響を
受けない半導体ガスセンサの構成に関する。
を検出するガス漏れ警報器用の半導体ガスセンサに係
り、特に水蒸気，アルコールガス等の干渉ガスの影響を
受けない半導体ガスセンサの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスセンサの一つとして酸化スズや酸化
亜鉛等の金属酸化物半導体を用いるものが知られてい
る。これら金属酸化物半導体は大気中において３００な
いし５００℃程度に加熱されると粒子表面に大気中の酸
素が活性化吸着し、高抵抗化するが還元性ガスである被
検ガス中では還元性ガスが吸着酸素に替えて金属酸化物
半導体に吸着され電気抵抗値が減少する。このような性
質を利用して金属酸化物半導体を利用するガスセンサが
ＬＰガスや都市ガス等のガス漏れ警報器用に利用されて
いる。
亜鉛等の金属酸化物半導体を用いるものが知られてい
る。これら金属酸化物半導体は大気中において３００な
いし５００℃程度に加熱されると粒子表面に大気中の酸
素が活性化吸着し、高抵抗化するが還元性ガスである被
検ガス中では還元性ガスが吸着酸素に替えて金属酸化物
半導体に吸着され電気抵抗値が減少する。このような性
質を利用して金属酸化物半導体を利用するガスセンサが
ＬＰガスや都市ガス等のガス漏れ警報器用に利用されて
いる。
【０００３】図７は従来の半導体ガスセンサを示す断面
図である。従来の半導体ガスセンサはアルミナ等の絶縁
性基板１３の一主面上に感ガス層２５と酸化燃焼層２６
を積層して形成される。基板１３の他の主面にはヒータ
１４が形成され半導体ガスセンサを所定の温度に加熱す
る。感ガス層２５は例えば酸化スズのようなｎ型金属酸
化物半導体に白金のような貴金属触媒を担持して形成さ
れる。酸化燃焼層２６はγ―アルミナに白金を担持して
形成される。酸化燃焼層２６はアルコールガスを選択的
に燃焼し感ガス層２５はイソブタンやメタンのような可
燃性ガスを検出する。
図である。従来の半導体ガスセンサはアルミナ等の絶縁
性基板１３の一主面上に感ガス層２５と酸化燃焼層２６
を積層して形成される。基板１３の他の主面にはヒータ
１４が形成され半導体ガスセンサを所定の温度に加熱す
る。感ガス層２５は例えば酸化スズのようなｎ型金属酸
化物半導体に白金のような貴金属触媒を担持して形成さ
れる。酸化燃焼層２６はγ―アルミナに白金を担持して
形成される。酸化燃焼層２６はアルコールガスを選択的
に燃焼し感ガス層２５はイソブタンやメタンのような可
燃性ガスを検出する。
【０００４】図８は従来の半導体ガスセンサの電気的接
続を示す検出回路図である。感ガス層の抵抗Ｒs が固定
抵抗Ｒと直列的に接続される。検出回路の電源電圧Ｅが
感ガス層の抵抗Ｒs と固定抵抗Ｒの両端に印加される。
感ガス層はヒータ電源EhによりヒータＲh を介して加熱
される。感ガス層の抵抗Ｒs の変化は、固定抵抗Ｒの両
端電圧である出力電圧ｅ′の変化として検出される。
続を示す検出回路図である。感ガス層の抵抗Ｒs が固定
抵抗Ｒと直列的に接続される。検出回路の電源電圧Ｅが
感ガス層の抵抗Ｒs と固定抵抗Ｒの両端に印加される。
感ガス層はヒータ電源EhによりヒータＲh を介して加熱
される。感ガス層の抵抗Ｒs の変化は、固定抵抗Ｒの両
端電圧である出力電圧ｅ′の変化として検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うな従来の半導体ガスセンサにおいては酸化燃焼層２６
によるアルコールガスの除去が充分でないために出力電
圧ｅ′がアルコールガスの影響を受ける。さらに雰囲気
の水蒸気分圧の変化やヒータ電源電圧の変動に基づく温
度変化によって出力電圧ｅ′が変わり、誤報を発すると
いう問題があった。
うな従来の半導体ガスセンサにおいては酸化燃焼層２６
によるアルコールガスの除去が充分でないために出力電
圧ｅ′がアルコールガスの影響を受ける。さらに雰囲気
の水蒸気分圧の変化やヒータ電源電圧の変動に基づく温
度変化によって出力電圧ｅ′が変わり、誤報を発すると
いう問題があった。
【０００６】この発明は上述の点に鑑みてなされ、その
目的は半導体ガスセンサの構造を改良することにより、
アルコールガス等の干渉ガスの影響，水蒸気の影響，ヒ
ータ電源電圧の影響をなくして信頼性に優れる半導体ガ
スセンサを提供することにある。
目的は半導体ガスセンサの構造を改良することにより、
アルコールガス等の干渉ガスの影響，水蒸気の影響，ヒ
ータ電源電圧の影響をなくして信頼性に優れる半導体ガ
スセンサを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用してガ
スの有無を検出する半導体ガスセンサであって、基板
と、複数対の電極と、第１の感ガス層と、第２の感ガス
層と、ヒータを有し、基板はガスセンサの支持体であ
り、複数の電極は基板上に離間して直接的に被着され、
第１の感ガス層は貴金属触媒の担持された金属酸化物半
導体からなり、基板の一主面と、前記被着された電極の
内の一対の上に選択的に積層され、第２の感ガス層は金
属酸化物半導体からなり、前記基板の一主面と、前記被
着された電極の内の他の一対の上に選択的に積層され、
ヒータは基板の他の主面に積層され感ガス層を所定の温
度に加熱するものであるとすることにより達成される。
よれば、金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用してガ
スの有無を検出する半導体ガスセンサであって、基板
と、複数対の電極と、第１の感ガス層と、第２の感ガス
層と、ヒータを有し、基板はガスセンサの支持体であ
り、複数の電極は基板上に離間して直接的に被着され、
第１の感ガス層は貴金属触媒の担持された金属酸化物半
導体からなり、基板の一主面と、前記被着された電極の
内の一対の上に選択的に積層され、第２の感ガス層は金
属酸化物半導体からなり、前記基板の一主面と、前記被
着された電極の内の他の一対の上に選択的に積層され、
ヒータは基板の他の主面に積層され感ガス層を所定の温
度に加熱するものであるとすることにより達成される。
【０００８】
【作用】第１と第２の感ガス層を同一の基板の上に設け
るので、干渉ガスの影響，水蒸気の影響，電源電圧の変
動の影響が第１と第２の両感ガス層におよぶ。第１の感
ガス層は貴金属触媒を担持した金属酸化物半導体であ
り、可燃性ガスと干渉ガスと水蒸気の全てを検出する。
るので、干渉ガスの影響，水蒸気の影響，電源電圧の変
動の影響が第１と第２の両感ガス層におよぶ。第１の感
ガス層は貴金属触媒を担持した金属酸化物半導体であ
り、可燃性ガスと干渉ガスと水蒸気の全てを検出する。
【０００９】第２の感ガス層は金属酸化物半導体であ
り、干渉ガスと水蒸気は第１の感ガス層と同一のレベル
で検出するが可燃性ガスに対する感度は第１の感ガス層
に比し桁違いに小さい。第１の感ガス層は貴金属触媒に
より可燃性ガスに対する感度を著しく向上させている。
電源電圧の変動に基づく温度変化の影響は第１と第２の
感ガス層に対して同様に働く。
り、干渉ガスと水蒸気は第１の感ガス層と同一のレベル
で検出するが可燃性ガスに対する感度は第１の感ガス層
に比し桁違いに小さい。第１の感ガス層は貴金属触媒に
より可燃性ガスに対する感度を著しく向上させている。
電源電圧の変動に基づく温度変化の影響は第１と第２の
感ガス層に対して同様に働く。
【００１０】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る半導体ガスセンサを示
し、図１（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示
すセンサのＸ―Ｘ矢視断面図である。
する。 実施例１ 図１はこの発明の実施例に係る半導体ガスセンサを示
し、図１（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示
すセンサのＸ―Ｘ矢視断面図である。
【００１１】図２はこの発明の実施例に係る半導体ガス
センサを用いたガス検出回路を示す回路構成図である。
従来の半導体ガスセンサと同一の機能を営む部分は同一
の符合を用いている。この発明の実施例に係る半導体ガ
スセンサの構造は図１に示す通りである。基板１３の一
主面上に離間して三つの電極１５，１６，１７が被着さ
れる。電極１７，１５と基板１３の上に選択的に第１の
感ガス層１１が積層される。また電極１７，１６と基板
１３の上に選択的に第２の感ガス層１２が積層される。
三つの電極１５，１６，１７にはそれそれリード線２
１，２２，２０が溶接される。
センサを用いたガス検出回路を示す回路構成図である。
従来の半導体ガスセンサと同一の機能を営む部分は同一
の符合を用いている。この発明の実施例に係る半導体ガ
スセンサの構造は図１に示す通りである。基板１３の一
主面上に離間して三つの電極１５，１６，１７が被着さ
れる。電極１７，１５と基板１３の上に選択的に第１の
感ガス層１１が積層される。また電極１７，１６と基板
１３の上に選択的に第２の感ガス層１２が積層される。
三つの電極１５，１６，１７にはそれそれリード線２
１，２２，２０が溶接される。
【００１２】基板１３の他の主面には電極１８，１９が
被着され、電極１８，１９と基板１３の上に選択的にヒ
ータ１４が積層される。電極１８，１９にはリード線２
３，２４が溶接される。基板１３は厚さ０．５ｍｍで縦
３ｍｍ、横３ｍｍの研磨されたアルミナ基板である。ヒ
ータは酸化ルテニウム抵抗体からなる。
被着され、電極１８，１９と基板１３の上に選択的にヒ
ータ１４が積層される。電極１８，１９にはリード線２
３，２４が溶接される。基板１３は厚さ０．５ｍｍで縦
３ｍｍ、横３ｍｍの研磨されたアルミナ基板である。ヒ
ータは酸化ルテニウム抵抗体からなる。
【００１３】このような半導体ガスセンサは次のように
して調製される。基板１３の二つの主面に白金電極ペー
ストを所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥後約１
１００℃の温度で焼成した。酸化ルテニウムからなるヒ
ータ用ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し焼
成した。平均粒径２μｍの酸化スズSnO2粉体に塩化白金
酸H2PtCl6 を白金として０．１ないし１重量％になるよ
うに含浸し、６００℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2Pt
Cl6 を金属白金に熱分解した。白金の担持された酸化ス
ズSnO2粉体に水とシリカゾルを加え、第１の感ガス層用
のペーストを作成した。第１の感ガス層用のペーストを
５０μｍの厚さに塗布し、第１の感ガス層の成形体を得
た。
して調製される。基板１３の二つの主面に白金電極ペー
ストを所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥後約１
１００℃の温度で焼成した。酸化ルテニウムからなるヒ
ータ用ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し焼
成した。平均粒径２μｍの酸化スズSnO2粉体に塩化白金
酸H2PtCl6 を白金として０．１ないし１重量％になるよ
うに含浸し、６００℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2Pt
Cl6 を金属白金に熱分解した。白金の担持された酸化ス
ズSnO2粉体に水とシリカゾルを加え、第１の感ガス層用
のペーストを作成した。第１の感ガス層用のペーストを
５０μｍの厚さに塗布し、第１の感ガス層の成形体を得
た。
【００１４】平均粒径２μｍの酸化スズSnO2粉体に水と
シリカゾルを加え、第２の感ガス層用のペーストを作成
した。第２の感ガス層用のペーストを５０μｍの厚さに
塗布し、第２の感ガス層の成形体を得た。第１と第２の
感ガス層の成形体を６５０℃で３ｈ熱処理してアルミナ
基板の上に第１と第２の感ガス層を焼き付けて半導体ガ
スセンサを調製した。
シリカゾルを加え、第２の感ガス層用のペーストを作成
した。第２の感ガス層用のペーストを５０μｍの厚さに
塗布し、第２の感ガス層の成形体を得た。第１と第２の
感ガス層の成形体を６５０℃で３ｈ熱処理してアルミナ
基板の上に第１と第２の感ガス層を焼き付けて半導体ガ
スセンサを調製した。
【００１５】上述のようにして得られた半導体ガスセン
サの感ガス層１１，１２と外部の固定抵抗３１，３２と
を図２に示すようにブリッジ回路に接続してガス検出回
路を構成し、この回路によりガスの測定を行った。第１
の感ガス層１１の抵抗値はＲs であり、第２の感ガス層
１２の抵抗値はＲｒである。ｅはホィートストンブリッ
ジ回路の出力である。その他の記号は従来のものと同一
である。電源は交流でも直流でもよい。 比較例 図７に示す従来の半導体ガスセンサは次のようにして調
製される。
サの感ガス層１１，１２と外部の固定抵抗３１，３２と
を図２に示すようにブリッジ回路に接続してガス検出回
路を構成し、この回路によりガスの測定を行った。第１
の感ガス層１１の抵抗値はＲs であり、第２の感ガス層
１２の抵抗値はＲｒである。ｅはホィートストンブリッ
ジ回路の出力である。その他の記号は従来のものと同一
である。電源は交流でも直流でもよい。 比較例 図７に示す従来の半導体ガスセンサは次のようにして調
製される。
【００１６】基板１３の二つの主面に白金電極ペースト
を所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥後約１１０
０℃の温度で焼成した。酸化ルテニウムからなるヒータ
用ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し焼成し
た。平均粒径２μｍの酸化スズSnO2粉体に塩化白金酸H2
PtCl6 を白金として０．１ないし１重量％になるように
含浸し、６００℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2PtCl6
を金属白金に熱分解した。白金の担持された酸化スズSn
O2粉体に水とシリカゾルを加え、感ガス層２５用のペー
ストを作成した。感ガス層２５用のペーストを５０μｍ
の厚さに塗布し、感ガス層２５の成形体を得た。
を所定のパターンでスクリーン印刷し、乾燥後約１１０
０℃の温度で焼成した。酸化ルテニウムからなるヒータ
用ペーストを所定のパターンでスクリーン印刷し焼成し
た。平均粒径２μｍの酸化スズSnO2粉体に塩化白金酸H2
PtCl6 を白金として０．１ないし１重量％になるように
含浸し、６００℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2PtCl6
を金属白金に熱分解した。白金の担持された酸化スズSn
O2粉体に水とシリカゾルを加え、感ガス層２５用のペー
ストを作成した。感ガス層２５用のペーストを５０μｍ
の厚さに塗布し、感ガス層２５の成形体を得た。
【００１７】γ―アルミナに塩化白金酸H2PtCl6 を白金
として１ないし１０重量％となるように含浸し、６００
℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2PtCl6 を金属白金に熱
分解した。白金の担持されたγ―アルミナ粉体に水とシ
リカゾルを加え、酸化燃焼層２６用のペーストを作成し
た。酸化燃焼層２６用のペースト５０μｍの厚さに塗布
し、酸化燃焼層用の成形体を得た。
として１ないし１０重量％となるように含浸し、６００
℃で３ｈ熱処理して塩化白金酸H2PtCl6 を金属白金に熱
分解した。白金の担持されたγ―アルミナ粉体に水とシ
リカゾルを加え、酸化燃焼層２６用のペーストを作成し
た。酸化燃焼層２６用のペースト５０μｍの厚さに塗布
し、酸化燃焼層用の成形体を得た。
【００１８】感ガス層２５と酸化燃焼層２６の成形体を
６５０℃で３ｈ熱処理してアルミナ基板の上に感ガス層
２５と酸化燃焼層２６を焼き付けて半導体ガスセンサを
調製した。このような比較例に係る半導体ガスセンサは
外部抵抗３３と組み合わせて図８に示す回路を構成し、
この回路によりガスの測定を行った。
６５０℃で３ｈ熱処理してアルミナ基板の上に感ガス層
２５と酸化燃焼層２６を焼き付けて半導体ガスセンサを
調製した。このような比較例に係る半導体ガスセンサは
外部抵抗３３と組み合わせて図８に示す回路を構成し、
この回路によりガスの測定を行った。
【００１９】図３はこの発明の実施例に係る半導体ガス
センサを用いて検出回路におけるガス濃度変化に対する
出力電圧の変化を電源電圧により規格化して示す線図で
ある。図４は比較例に係る半導体ガスセンサによる検出
回路における出力電圧を電源電圧で規格化して示すガス
濃度依存特性線図である。
センサを用いて検出回路におけるガス濃度変化に対する
出力電圧の変化を電源電圧により規格化して示す線図で
ある。図４は比較例に係る半導体ガスセンサによる検出
回路における出力電圧を電源電圧で規格化して示すガス
濃度依存特性線図である。
【００２０】図３、図４の特性はともに半導体ガスセン
サの温度を３５０℃の一定値に維持して測定した。特性
線（イ）はイソブタンガスの出力特性、特性線（ロ）は
メタンガスの出力特性、特性線（ハ）はアルコールガス
の出力特性、特性線（ニ）はイソブタンガスの出力特
性、特性線（ホ）はメタンガスの出力特性、特性線
（ヘ）はアルコールガスの出力特性である。
サの温度を３５０℃の一定値に維持して測定した。特性
線（イ）はイソブタンガスの出力特性、特性線（ロ）は
メタンガスの出力特性、特性線（ハ）はアルコールガス
の出力特性、特性線（ニ）はイソブタンガスの出力特
性、特性線（ホ）はメタンガスの出力特性、特性線
（ヘ）はアルコールガスの出力特性である。
【００２１】イソブタンガスとメタンガスについては本
実施例は比較例に比して特性に差はないが、アルコール
ガスの出力に関しては本実施例の特性が比較例の特性に
比しアルコールガスの干渉が少ないことがわかる。本実
施例に関してアルコールガスに若干のブリッジ非平衡出
力が観測されるが、これは第１と第２の感ガス層につき
アルコールガスに対する感度の違いが僅かに存在するこ
とによる。
実施例は比較例に比して特性に差はないが、アルコール
ガスの出力に関しては本実施例の特性が比較例の特性に
比しアルコールガスの干渉が少ないことがわかる。本実
施例に関してアルコールガスに若干のブリッジ非平衡出
力が観測されるが、これは第１と第２の感ガス層につき
アルコールガスに対する感度の違いが僅かに存在するこ
とによる。
【００２２】図５はこの発明の実施例に係る半導体ガス
センサにつき温度４０℃，相対湿度２０％における出力
で規格化したセンサ出力の相対湿度依存性を比較素子の
特性と対比して示す線図である。この特性は半導体ガス
センサの温度を３５０℃の一定値に維持して測定した。
相対湿度は温度４０℃における値である。特性線（ト）
はこの発明の実施例に係る半導体ガスセンサの出力、特
性線（チ）は比較例に係る半導体ガスセンサの出力であ
る。
センサにつき温度４０℃，相対湿度２０％における出力
で規格化したセンサ出力の相対湿度依存性を比較素子の
特性と対比して示す線図である。この特性は半導体ガス
センサの温度を３５０℃の一定値に維持して測定した。
相対湿度は温度４０℃における値である。特性線（ト）
はこの発明の実施例に係る半導体ガスセンサの出力、特
性線（チ）は比較例に係る半導体ガスセンサの出力であ
る。
【００２３】半導体ガスセンサの雰囲気は０．２％のイ
ソブタンガスと水蒸気との混合ガスであり、水蒸気のみ
が濃度変化している。この発明の実施例に係る半導体ガ
スセンサの出力は相対湿度の変化に対して殆どフラット
な特性であり、比較例に係る半導体ガスセンサに比し湿
度依存性が小さいことがわかる。
ソブタンガスと水蒸気との混合ガスであり、水蒸気のみ
が濃度変化している。この発明の実施例に係る半導体ガ
スセンサの出力は相対湿度の変化に対して殆どフラット
な特性であり、比較例に係る半導体ガスセンサに比し湿
度依存性が小さいことがわかる。
【００２４】図６はこの発明の実施例に係る半導体ガス
センサにつきヒータ電源電圧１００Ｖにおける出力で規
格化したセンサ出力のヒータ電源電圧依存性を比較例の
ガスセンサの特性と対比して示す線図である。半導体ガ
スセンサの雰囲気は０．２％のイソブタンガスである。
特性（リ）は本発明の実施例に係る半導体ガスセンサの
特性、特性（ヌ）は比較例に係る半導体ガスセンサの特
性である。
センサにつきヒータ電源電圧１００Ｖにおける出力で規
格化したセンサ出力のヒータ電源電圧依存性を比較例の
ガスセンサの特性と対比して示す線図である。半導体ガ
スセンサの雰囲気は０．２％のイソブタンガスである。
特性（リ）は本発明の実施例に係る半導体ガスセンサの
特性、特性（ヌ）は比較例に係る半導体ガスセンサの特
性である。
【００２５】ヒータ電源電圧が変動すると感ガス層の温
度が変化するので感ガス層の電気抵抗が変化するが本発
明の実施例に係る半導体ガスセンサにあっては第１の感
ガス層と第２の感ガス層のそれぞれの抵抗が変化しても
ホィートストンブリッジ回路を組むことにより相互の変
化が相殺されてセンサ出力としては影響が小さくなる。 実施例２ 平均粒径２μｍの酸化亜鉛ZnO 粉体に水とシリカゾルを
加え、第１と第２の感ガス層用のペーストを作成した。
第１と第２の感ガス層用のペーストをそれぞれ５０μｍ
の厚さに塗布し、第１と第２の感ガス層の成形体を得
た。
度が変化するので感ガス層の電気抵抗が変化するが本発
明の実施例に係る半導体ガスセンサにあっては第１の感
ガス層と第２の感ガス層のそれぞれの抵抗が変化しても
ホィートストンブリッジ回路を組むことにより相互の変
化が相殺されてセンサ出力としては影響が小さくなる。 実施例２ 平均粒径２μｍの酸化亜鉛ZnO 粉体に水とシリカゾルを
加え、第１と第２の感ガス層用のペーストを作成した。
第１と第２の感ガス層用のペーストをそれぞれ５０μｍ
の厚さに塗布し、第１と第２の感ガス層の成形体を得
た。
【００２６】第１と第２の感ガス層の成形体を６５０℃
で３ｈ熱処理してアルミナ基板の上に第１と第２の感ガ
ス層を焼き付けて半導体ガスセンサを調製した。第２の
感ガス層はマスクし、第１の感ガス層のみに白金を１０
００Å厚さにスパッタした。得られた第１の感ガス層は
第２の感ガス層とともに５００℃で３ｈ熱処理し酸化亜
鉛ZnO の上に白金触媒を分散して担持した。
で３ｈ熱処理してアルミナ基板の上に第１と第２の感ガ
ス層を焼き付けて半導体ガスセンサを調製した。第２の
感ガス層はマスクし、第１の感ガス層のみに白金を１０
００Å厚さにスパッタした。得られた第１の感ガス層は
第２の感ガス層とともに５００℃で３ｈ熱処理し酸化亜
鉛ZnO の上に白金触媒を分散して担持した。
【００２７】アルコールガス，水蒸気，ヒータ電源電圧
変動の影響は実施例１の場合とほぼ同様である。
変動の影響は実施例１の場合とほぼ同様である。
【００２８】
【発明の効果】この発明によれば、貴金属触媒の担持さ
れた金属酸化物半導体からなる第１の感ガス層と、金属
酸化物半導体からなる第２の感ガス層を同一の基板上に
設けて半導体ガスセンサを構成するので、第１と第２の
感ガス層には干渉ガスと水蒸気と電源電圧変動の影響が
同程度におよぶとともに可燃性ガスは第１の感ガス層に
より検出されるので、両感ガス層をブリッジ構成するこ
とにより干渉ガスと水蒸気と電源電圧変動があってもこ
れらによるブリッジ回路の非平衡出力は小さくなり可燃
性ガスによる非平衡出力は大きくなって、信頼性に優れ
る半導体ガスセンサが得られる。
れた金属酸化物半導体からなる第１の感ガス層と、金属
酸化物半導体からなる第２の感ガス層を同一の基板上に
設けて半導体ガスセンサを構成するので、第１と第２の
感ガス層には干渉ガスと水蒸気と電源電圧変動の影響が
同程度におよぶとともに可燃性ガスは第１の感ガス層に
より検出されるので、両感ガス層をブリッジ構成するこ
とにより干渉ガスと水蒸気と電源電圧変動があってもこ
れらによるブリッジ回路の非平衡出力は小さくなり可燃
性ガスによる非平衡出力は大きくなって、信頼性に優れ
る半導体ガスセンサが得られる。
【００２９】また本発明の半導体ガスセンサは単一の素
子を使用するために運転回路や検出回路を単純化でき、
安価なガス漏れ警報器が得られる。
子を使用するために運転回路や検出回路を単純化でき、
安価なガス漏れ警報器が得られる。
【図１】この発明の実施例に係る半導体ガスセンサを示
し、図１（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示
すセンサのＸ―Ｘ矢視断面図
し、図１（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）に示
すセンサのＸ―Ｘ矢視断面図
【図２】この発明の実施例に係る半導体ガスセンサを用
いたガス検出回路を示す回路構成図
いたガス検出回路を示す回路構成図
【図３】この発明の実施例に係る半導体ガスセンサを用
いて検出回路におけるガス濃度変化に対する出力電圧の
変化を電源電圧により規格化して示す線図
いて検出回路におけるガス濃度変化に対する出力電圧の
変化を電源電圧により規格化して示す線図
【図４】比較例に係る半導体ガスセンサによる検出回路
における出力電圧を電源電圧で規格化して示すガス濃度
依存特性線図
における出力電圧を電源電圧で規格化して示すガス濃度
依存特性線図
【図５】この発明の実施例に係る半導体ガスセンサおよ
び比較例のガスセンサの湿度依存性を示す線図
び比較例のガスセンサの湿度依存性を示す線図
【図６】この発明の実施例に係る半導体ガスセンサおよ
び比較例のガスセンサのヒータ電源電圧依存性を示す線
図
び比較例のガスセンサのヒータ電源電圧依存性を示す線
図
【図７】従来の半導体ガスセンサを示す断面図
【図８】従来の半導体ガスセンサを用いたガス検出回路
の構成図
の構成図
１１ 第１の感ガス層 １２ 第２の感ガス層 １３ 基板 １４ ヒータ １５ 電極 １６ 電極 １７ 電極 １８ 電極 １９ 電極 ２０ リード線 ２１ リード線 ２２ リード線 ２３ リード線 ２４ リード線 ２５ 感ガス層 ２６ 酸化燃焼層 ２７ リード線 ２８ リード線 ２９ 電極 ３０ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 泰之 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 井上 文宏 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】金属酸化物半導体の抵抗値の変化を利用し
てガスの有無を検出する半導体ガスセンサであって、基
板と、複数対の電極と、第１の感ガス層と、第２の感ガ
ス層と、ヒータを有し、 基板はガスセンサの支持体であり、 複数の電極は基板上に離間して直接的に被着され、 第１の感ガス層は貴金属触媒の担持された金属酸化物半
導体からなり、基板の一主面と、前記被着された電極の
内の一対の上に選択的に積層され、 第２の感ガス層は金属酸化物半導体からなり、前記基板
の一主面と、前記被着された電極の内の他の一対の上に
選択的に積層され、 ヒータは基板の他の主面に積層され基板を所定の温度に
加熱するものであることを特徴とする半導体ガスセン
サ。 - 【請求項２】請求項１に記載の半導体ガスセンサにおい
て、金属酸化物半導体は酸化スズまたは酸化亜鉛である
ことを特徴とする半導体ガスセンサ。 - 【請求項３】請求項１に記載の半導体ガスセンサにおい
て、第１の感ガス層と第２の感ガス層の電極は電極の一
つを共通電極とすることを特徴とする半導体ガスセン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP611094A JPH07209234A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | 半導体ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP611094A JPH07209234A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | 半導体ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07209234A true JPH07209234A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11629369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP611094A Pending JPH07209234A (ja) | 1994-01-25 | 1994-01-25 | 半導体ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07209234A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000028436A (ja) * | 1998-07-15 | 2000-01-28 | Nec Corp | 熱型赤外線検出回路 |
| JP2018205210A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 富士電機株式会社 | ガスセンサ、ガス警報器、制御装置、及び制御方法 |
| US20190383690A1 (en) * | 2016-12-28 | 2019-12-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas detection device, gas detection system, fuel cell vehicle, and gas detection method |
-
1994
- 1994-01-25 JP JP611094A patent/JPH07209234A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000028436A (ja) * | 1998-07-15 | 2000-01-28 | Nec Corp | 熱型赤外線検出回路 |
| US20190383690A1 (en) * | 2016-12-28 | 2019-12-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas detection device, gas detection system, fuel cell vehicle, and gas detection method |
| US11541737B2 (en) * | 2016-12-28 | 2023-01-03 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Gas detection device, gas detection system, fuel cell vehicle, and gas detection method |
| JP2018205210A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 富士電機株式会社 | ガスセンサ、ガス警報器、制御装置、及び制御方法 |
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