JPH07218461A

JPH07218461A - ガスセンサーの駆動方法及びそれを用いたガスの検知方法

Info

Publication number: JPH07218461A
Application number: JP3096594A
Authority: JP
Inventors: Akira Kunimoto; 晃国元; Takashi Ono; 敬小野; Satoshi Ohashi; 聡大橋
Original assignee: Riken Corp
Current assignee: Riken Corp
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】湿度依存性を小さくするとともにガス選択性
を向上させるガスセンサーの駆動方法を提供する。【構成】金属酸化物半導体からなるセンサー素子と、
その上に設けられた電極と、センサー素子を所定の温度
に加熱保持するヒーターとを有するガスセンサーの電極
に、目的とする被検ガスにより定まる周波数の交流電圧
を印加し、もって目的とする被検ガスを選択的に検知す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物半導体を用
いたガスセンサーの駆動方法に関し、特にガス感度の湿
度依存性を低くし、またガス選択性を高めるためのガス
センサーの駆動方法及びかかるガスセンサーを用いたガ
ス検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】水素、
一酸化炭素、アルコール等の還元性ガス、あるいはＮＯ
ｘ、ＳＯｘ等の酸化性ガスを検知するセンサーには、セ
ンサー素子として金属酸化物半導体が用いられている。
このようなガスセンサーでは、金属酸化物表面に対する
被検ガスの反応やガスの表面吸着により金属酸化物半導
体の導電率が変化するという原理が利用されている。通
常このような金属酸化物としてＮ型半導体、例えばＳｎ
Ｏ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等が広く用いられ
ている。金属酸化物の種類に応じてガス検知特性は幾分
異なるが、一般的にこれらの金属酸化物からなるセンサ
ー素子を用いたガスセンサーは、他のガス検知原理に基
づく接触燃焼式ガスセンサー等より感度が非常に良く、
従って、ガス濃度が非常に低くても検知できるという大
きな長所を有する。

【０００３】しかしながら、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂
Ｏ₃、ＴｉＯ₂等を単独で用いた場合、目的のガス成分
の他に目的以外のガス成分にも同様に感応してしまい、
目的のガスのみを検知することは不可能に近い。すなわ
ち、目的とするガスを分離して検知することができず、
いわゆるガス検知の選択性が非常に低いのが通常であ
る。通常、目的のガスの検知を妨害するガスとして最も
問題になるのが、アルコールに代表される有機ガスであ
る。有機ガスは、建材、スプレーガス、人体等非常に多
くの発生源を有し、一般の生活空間において常にバック
グランドガスとして存在している。

【０００４】そこで、ガス検知の選択性を高めるため
に、一般に以下のような対策が講じられている。

【０００５】(1) ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｔｉ
Ｏ₂等を単体で用いず、これらの基材に触媒元素として
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ等の貴金属を混合して、目的とするガ
スに優先的に感応するようにする方法。

【０００６】(2) 基材の上に触媒担持層を設け、目的以
外のガスを触媒担持層で除去した後で、目的ガスの検知
を行う方法（(1) の改良方法）。例えば特開平１−２５
０８５２号及び特開平３−２８７０５６号は、上部の触
媒層によりアルコールを接触酸化させ、除去する方法を
提案している。

【０００７】(3) 触媒担持層の代わりに触媒作用のない
多孔性の被膜を形成し、分子径の違うガス成分を篩いわ
けることによって、目的以外のガスを遮断する方法
（(2) の改良方法）。例えば特開昭６１−３１４２２号
は、ＳｎＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃の被覆層を設けてアルコール
等の分子径の大きいガスを遮断し、分子径の小さな水素
のみを検知する方法を提案している。

【０００８】(4) センサーの作動温度によりガス反応の
程度が異なることを利用して、目的ガスに特に良く感応
するように作動温度を最適化する方法。

【０００９】以上のような方法が一般的に広く用いられ
ているが、それでもガス選択性はまだ満足できるもので
はなかった。その上、例えば前述のガス選択性改善の方
法（３）を使用した場合、被覆層を形成する工程が増
え、センサー特性のバラツキが増えるという問題があ
る。

【００１０】前記金属酸化物からなるセンサー素子は半
導体の特性を示し、導電率が作動温度で変化するととも
に、雰囲気温度の影響も受ける。特にＮ型半導体では、
通常温度上昇に伴いドナー濃度が増大するので、センサ
ー抵抗値は高温で低下する。しかし、センサー温度を一
定に保つようにセンサー自体に測温体を設けたり、加熱
用ヒーターの抵抗値を利用したフィードバック制御回路
を用いれば、前述の雰囲気温度の影響を簡単に除くこと
ができる。また、センサー自体の温度係数が既知であれ
ば、サーミスターを用いた温度補償回路を用いるだけ
で、雰囲気温度の影響を除くことができる。

【００１１】またＮ型酸化物半導体には、雰囲気中の湿
度にもかなり敏感に感応してしまうものが多い。すなわ
ち、雰囲気湿度の変化により測定ベース（清浄エアー中
での素子抵抗）及びガス感度が変動し、その上センサー
抵抗の長期的変動も起こる。特に２００℃あるいは３０
０℃以上では、雰囲気中の水分はセンサー表面に化学吸
着し、一種の還元性ガスに感応するようにセンサー抵抗
を低下せさる。

【００１２】雰囲気湿度によりガス感度が変動する理由
は、化学吸着した水分によりセンサー表面のガス反応サ
イトが占有され、センサー自体のガス検知能が低下する
ためであろう。また、吸着した水分は被検ガスと金属酸
化物表面で反応することもあり、その現象は特にＺｎＯ
等のような吸湿性の強い金属酸化物で顕著であると考え
られる。そのため、バックグランドとしての雰囲気湿度
が変動すると、ガス感度も同様に変化し、ガスセンサー
の出力が影響を受け、場合によっては、検知ガス濃度域
を越えてしまうこともある。このような湿度によるガス
感度等の変動に対しては、金属酸化物表面への水の解離
吸着（−ＯＨの吸着）が大きく関与していると考えられ
る。

【００１３】ところが、湿度補償は回路だけで簡単に行
うことができない。これはサーミスターのような簡単で
精度の良い湿度センサー素子がないことによる。従っ
て、湿度に関してはガスセンサー自体の湿度依存性が小
さいことが望ましい。

【００１４】従って、本発明の目的は、湿度依存性を小
さくし、有機ガス等に対するガス選択性を改善するガス
センサーの駆動方法、及びガス検知方法を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、ガスセンサーの電極間に正と負の
電圧を交互に印加し、電極間の電位極性を交互に切り替
えることにより、電場の影響をキャンセルすることがで
き、もってガスの検知選択性を高めることができること
を発見し、本発明を完成させた。

【００１６】すなわち、本発明のガスセンサーの駆動方
法は、金属酸化物半導体からなるセンサー素子に正と負
の電圧を交互に印加し、もってガス感度の湿度依存性を
低下させることを特徴とする。

【００１７】本発明のガスの検知方法は、金属酸化物半
導体からなるセンサー素子に正と負の電圧を交互に印加
し、その際前記正と負の電圧の周波数を被検ガスにより
定まるレベルに設定し、もって前記被検ガス以外のガス
に対する感度を低減することを特徴とする。

【００１８】

【作用】金属酸化物表面にガス及び水分が接触すると、
その一部は金属酸化物表面に吸着したり、表面近傍で化
学反応を起こす。この金属酸化物表面には信号検出用の
電極が設けられ、一定の電圧が印加されている。例えば
図７に示すような公知の駆動検出回路を用いて、金属酸
化物からなるガス感応膜を挟む電極に直流電圧を印加す
ると、電極間に図８に模式的に示すような電位分布が生
じる。

【００１９】ここで、雰囲気湿度の影響を詳細に検討す
ると、通常水分は金属酸化物表面に水酸基（−ＯＨ）の
形で吸着する。これは金属酸化物が裸の状態で存在する
よりも、雰囲気中の水が解離して水酸基の形で吸着して
いる方がエネルギー的に安定だからである。この水酸基
吸着は金属酸化物の表面温度、結晶面や格子欠陥状態に
もよるが、表面電場にも大きく依存する。

【００２０】つまり、図８のように電極を挟んで、金属
酸化物に定常的に一定の電場が形成されている場合は、
水酸基は対極を基準として、電場の大きいサイトへより
多く吸着される。このため、金属酸化物／金属電極の界
面で、ショットキー障壁が大きく変化し、そのため信号
電圧が大きく変動する。これが感度の湿度依存性の原因
と考えられる。また、直流電極電圧の大きさを変えた場
合に現れる素子抵抗（Ｒａ）及び感度自体の変化の程度
も、湿度により顕著に影響される。

【００２１】そこで、本発明により電極間に正と負の電
圧を交互に印加し、素子インピーダンス変化をセンサー
信号として検出すれば、電極間の電位極性が交互に切り
替わるので、電場の影響をキャンセルすることができ、
安定した正確な出力信号を得ることができる。

【００２２】

【実施例】本発明では、ガスセンサーの構造は限定され
ず、金属酸化物半導体をセンサー素子として用いるもの
であればよい。例えば、一対の対向電極間に金属酸化物
半導体を主成分とするセンサー素子を備えた高温加熱型
ガスセンサーや、一対のヒーターを兼ねる電極上に金属
酸化物半導体を主成分とするセンサー素子を備えた高温
加熱型ガスセンサー等が挙げられる。

【００２３】好ましいセンサー素子の一例を図１に示
す。このセンサー素子は、絶縁性基板１と、基板１の一
方の面上に形成された対向する一対の電極２ａ、２ｂ
と、電極２ａ、２ｂをカバーするように形成されたガス
感応膜３と、基板１の反対側の面上に形成されたヒータ
４と、ヒータ４に接続されたリード線５とを有する。

【００２４】基板１は、絶縁性を有するものであればい
かなる材質でもよいが、耐熱性及び耐久性の観点からセ
ラミックス製とするのが好ましい。特に好ましいセラミ
ックスとしては、 Al ₂O ₃、ＳｉＯ₂等が挙げられ
る。基板１の厚さは０．１〜０．６ｍｍであるのが好ま
しい。０．１ｍｍより薄いとセンサー素子の機械的強度
が不十分であり、また０．６ｍｍより厚いとヒータ４に
よる加熱効果が不十分となる。

【００２５】対向する一対の電極２ａ、２ｂ間に形成さ
れるガス感応膜３は、金属酸化物半導体を主成分とする
もので、金属酸化物半導体としてはＺｎＯ、ＴｉＯ₂、
Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＷＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅からなる群
より選ばれた一種以上の金属酸化物を使用することがで
きる。

【００２６】ガス感応膜３は０．５μｍ以下の厚さに形
成する必要がある。ガス感応膜３の膜厚が０．５μｍを
超えると、ガス感度が低下し、応答時間が長くなる。好
ましいガス感応膜３の膜厚は０．０５〜０．５μｍであ
る。

【００２７】上記ガス感応膜３は、スパッタリング法あ
るいは真空加熱蒸着法により絶縁性セラミックス基板１
の上に直接形成する。スパッタリング法を用いる場合、
金属酸化物の焼結体からなるターゲットを使用し、アル
ゴン又はアルゴン＋酸素の混合ガスからなる雰囲気ガス
中で室温〜４００℃でスパッタリングする。スパッタリ
ング時間はガス感応膜の膜厚に応じて適宜決めることが
できる。なお真空加熱蒸着法を用いた場合でも、同様に
ガス感応膜が得られる。

【００２８】センサー素子の電極間に印加する正と負の
交互電圧は、正弦波形、三角波形、矩形波形等の交流電
圧またはパルス電圧等とすることができ、その波形は特
に限定されない。交流電圧の場合、その実効電圧は、セ
ンサーの構造等によって多少異なるが、１〜５Ｖとする
のが好ましい。また交互電圧の周波数は１０Ｈｚ以上と
するのが好ましく、１０〜５００Ｈｚとするのがより好
ましい。なお、センサーの作動温度は、公知の方法によ
り３００〜５００℃の範囲で一定に保持するのが好まし
い。この条件下で、湿度によるセンサー感度の低下を効
果的に防止することができる。

【００２９】ガスの平衡吸着量に対する交互電圧の周波
数（電場極性の交代速度）の影響は、ガスの種類によっ
て異なるので、被検ガスを選択的に検知する場合には、
交互電圧の周波数を被検ガスに適するように調整する。
例えば、ＺｎＯを用いた硫化水素検知では、硫化水素の
感度を良好にする場合、周波数を１００Ｈｚ以上、より
好ましくは３００Ｈｚ〜１ｋＨｚにするのが好ましい。
また、特にエタノール等の有機ガスの感度を下げて無機
ガスを検知するためには、周波数を１００Ｈｚ以上、よ
り好ましくは５００Ｈｚ〜１ｋＨｚにするのが好まし
い。なお、交互電圧の周波数の調整は、公知の回路（例
えば、ＶＣＯ回路等）により行うことができる。

【００３０】上記ガスセンサーを用いれば、雰囲気中の
水分によるガス感度等の変動を著しく低減することがで
きる。その上、交互電圧の周波数を変化させることでガ
スセンサーのガス検知選択性を変化させ、異なるガスを
検知できるようになる。

【００３１】本発明を更に下記の具体的実施例により説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例１ガス感応性材料としてＺｎＯを用いた対向電極式の半導
体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐｍ）の雰囲気中に置
き、ガスセンサーの作動温度を３５０℃とした。対向電
極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、３Ｖ及び
５Ｖ、周波数：１００Ｈｚ）をそれぞれ印加し、素子抵
抗値を測定した。得られた素子抵抗値の比、Ｒａ／Ｒｇ
（ただしＲａは清浄エアー中での素子抵抗値であり、Ｒ
ｇは被検ガス中での素子抵抗値である）をガス感度とし
た。ガス感度と電極電圧（交流電圧の実効電圧）との関
係を図２に示す。

【００３２】比較例１実施例１と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に１Ｖ、３Ｖ及び５Ｖの直流電圧をそれぞれ印加
し、実施例１と同じようにガス感度を測定した。ガス感
度と電極電圧（直流電圧）との関係を図２に合わせて示
す。

【００３３】図２から明らかなように、直流電圧を用い
た比較例１では、電圧が高いほどガス感度が低下し、特
に５Ｖと大きな直流電圧下では感度低下が著しかった。
一方、交流駆動の実施例１の場合は、直流の場合に比べ
て電圧値の依存性がほとんど見られなかった。これは、
直流駆動の場合は、電極間電圧が大きいと（ＺｎＯ表面
電位が大きいと）吸着水分が多くなるが、交流駆動の場
合は、電場方向が常に逆転するので、水の吸着反応が一
方向には進まず、ＺｎＯ上の水吸着量が電圧によらず一
定になるためと考えられる。なお、交流駆動の場合は直
流に比べて感度自体が幾分小さいが、これは検知対象の
ガスも吸着しずらくなるためである。

【００３４】実施例２実施例１と同じ半導体ガスセンサーを清浄エアー下に置
き、作動温度を３５０℃とした。電極間に正弦波形の交
流電圧（実効電圧：１Ｖ、３Ｖ及び５Ｖ、周波数：１０
０Ｈｚ）をそれぞれ印加し、雰囲気湿度それぞれ２ｇ／
ｋｇ、２０ｇ／ｋｇ（絶対湿度）としたときの素子抵抗
値を測定した。各電圧における素子抵抗値の比（Ｒ_2g／
Ｒ_20g）を求め、湿度感度とした。湿度感度と電極電圧
（交流電圧の実効電圧）との関係を図３に示す。

【００３５】比較例２実施例２と同じ半導体ガスセンサーを清浄エアー下に置
き、作動温度を３５０℃とした。電極間に１Ｖ、３Ｖ及
び５Ｖの直流電圧をそれぞれ印加し、雰囲気湿度それぞ
れ２ｇ／ｋｇ、２０ｇ／ｋｇ（絶対湿度）としたときの
素子抵抗値を測定し、各電圧における素子抵抗値の比
（Ｒ_2g／Ｒ_20g）を求め、湿度感度とした。湿度感度と
電極電圧（直流電圧）との関係を図３に合わせて示す。

【００３６】図３から明らかなように、直流電圧を用い
た比較例２と比較して、交流駆動の実施例２のほうが著
しく湿度感度が小さく、電圧依存性もほとんど見られな
かった。

【００３７】実施例３実施例１と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周波数：
１００Ｈｚ）を印加し、雰囲気湿度それぞれ２ｇ／ｋ
ｇ、８ｇ／ｋｇ、２０ｇ／ｋｇ（絶対湿度）としたとき
のガス感度を求めた。ガス感度と絶対湿度との関係を図
４に示す。

【００３８】比較例３実施例３と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に１Ｖの直流電圧を印加し、雰囲気湿度それぞれ２
ｇ／ｋｇ、１０ｇ／ｋｇ、２０ｇ／ｋｇ（絶対湿度）と
したときのガス感度を求めた。ガス感度と絶対湿度との
関係を図４に合わせて示す。

【００３９】図４から明らかなように、直流電圧を用い
た比較例３に比べて、交流駆動の実施例３のほうは非常
にガス感度の湿度依存性が小さい。これから交流駆動の
場合は圧倒的に雰囲気中の湿度の影響が小さいことが分
かる。

【００４０】実施例４実施例１と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周波数：
１００Ｈｚ）を印加し、常温常湿（２５℃、相対湿度５
０％）の条件下で長時間にわたりガス感度を測定し、そ
の変化率を下記式により求めた。ガス感度Ｓ＝Ｒａ／Ｒｇ、ガス感度の変化率（％）＝（Ｓ_t−Ｓ₀）／Ｓ₀×１０
０、ただし、Ｓ_t：通電開始から任意時間ｔ経過後のガス感
度、Ｓ₀：通電開始時のガス感度。得られたガス感度の変化率と経過時間（Ｈｒ）との関係
を図５に示す。

【００４１】比較例４実施例４と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に１Ｖの直流電圧を印加し、常温常湿（２５℃、相
対湿度５０％）の条件下で長時間にわたりガス感度を測
定し、その変化率を求めた。ガス感度の変化率と経過時
間（Ｈｒ）との関係を図５に合わせて示す。

【００４２】比較例５実施例４と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に５Ｖの直流電圧を印加し、常温常湿（２５℃、相
対湿度５０％）の条件下で長時間にわたりガス感度を測
定し、その変化率を求めた。ガス感度の変化率と経過時
間との関係を図５に合わせて示す。

【００４３】図５から明らかなように、直流電圧を用い
た比較例４及び５に比べて、交流駆動の実施例４のガス
感度は極めて安定している。一方、直流の場合には、特
に５Ｖの電圧時にガス感度が著しく低下した。

【００４４】実施例５実施例１と同じ半導体ガスセンサーを水素（１０ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周波数：
７０Ｈｚ、３００Ｈｚ、１０００Ｈｚ）をそれぞれ印加
し、常温常湿（２５℃、相対湿度５０％）の条件下でガ
ス感度を測定した。各周波数におけるガス感度の測定値
から、以下に例示する式によりガス感度の変化率を求め
た。ガス感度の変化率（％）＝（（Ｓ₃₀₀−Ｓ₇₀）／Ｓ₇₀）
×１００、ただし、Ｓ₃₀₀：交流電圧の周波数が３００Ｈｚのとき
のガス感度、Ｓ₇₀：交流電圧の周波数が７０Ｈｚのときのガス感度得られたガス感度の変化率と交流電圧の周波数との関係
を図６に示す。

【００４５】実施例６実施例１と同じ半導体ガスセンサーをＨ₂Ｓ（１ｐｐ
ｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。電
極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周波数：
７０Ｈｚ、３００Ｈｚ、１０００Ｈｚ）をそれぞれ印加
し、常温常湿（２５℃、相対湿度５０％）の条件下でガ
ス感度を測定し、その変化率を求めた。ガス感度の変化
率と交流電圧の周波数との関係を図６に示す。

【００４６】実施例７実施例１と同じ半導体ガスセンサーをエタノール（３０
ｐｐｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とし
た。電極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周
波数：７０Ｈｚ、３００Ｈｚ、１０００Ｈｚ）をそれぞ
れ印加し、常温常湿（２５℃、相対湿度５０％）の条件
下でガス感度を測定し、その変化率を求めた。ガス感度
の変化率と交流電圧の周波数との関係を図６に示す。

【００４７】実施例８実施例１と同じ半導体ガスセンサーをアセトン（３０ｐ
ｐｍ）の雰囲気中に置き、作動温度を３５０℃とした。
電極間に正弦波形の交流電圧（実効電圧：１Ｖ、周波
数：７０Ｈｚ、３００Ｈｚ、１０００Ｈｚ）をそれぞれ
印加し、常温常湿（２５℃、相対湿度５０％）の条件下
でガス感度を測定し、その変化率を求めた。ガス感度の
変化率と交流電圧の周波数との関係を図６に示す。

【００４８】図６から明らかなように、交流電圧の周波
数を高くすることによって、分子径の大きい極性分子
（エタノール及びアセトン）に対する感度が著しく低下
した。従って、交流電圧の周波数を上げることにより、
ガス選択性の上で特に問題となるアルコールなどの有機
ガスに対する感度を低減させ、もって、ガス選択性を大
幅に向上させることができる。

【００４９】以上、本発明を実施例を用いて説明した
が、本発明はそれらに限らず、本発明の主旨を逸脱しな
いかぎり種々の変更を行うことができる。例えば、本実
施例では正弦波形の交流電圧を用いたが、本発明ではい
かなる波形の交互電圧を用いてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のガスセ
ンサーの駆動方法は、金属酸化物半導体ガスセンサーの
欠点である湿度依存性を小さくし、素子感度を安定化さ
せる。特に感湿性の強いＺｎＯやＴｉＯ₂のガス感度
は、正と負の交互電圧を印加することにより、雰囲気湿
度依存性が大幅に低下する。その上、ガスセンサーのエ
アーレベルの変動（素子抵抗雰囲気湿度による変動及び
電極電圧の変動の影響）を小さくすることができる。

【００５１】また、本発明により、金属酸化物半導体ガ
スセンサーの長期安定性を改善することができる。特
に、感湿性の強いＺｎＯ等のように、ガス感度の劣化が
金属酸化物半導体表面の吸着水により起こるセンサー素
子の場合、本発明による湿度依存性低下効果は大きい。

【００５２】交互電圧の周波数の設定（パルスの場合そ
の形状の設定）により、被検ガス以外のガス（特に有機
ガス）の感度を相対的に小さくし、もって被検ガス検知
の選択性を向上させる。特に、金属酸化物半導体ガスセ
ンサーで最もガス選択性を阻害しているアルコール等の
有機ガスの感度を、交互電圧の周波数を変えるだけで容
易に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるガスセンサーを示す概
略断面図である。

【図２】実施例１及び比較例１におけるガス感度と電極
電圧との関係を示すグラフである。

【図３】実施例２及び比較例２における湿度感度と電極
電圧との関係を示すグラフである。

【図４】実施例３及び比較例３におけるガス感度と絶対
湿度との関係を示すグラフである。

【図５】実施例４及び比較例４、５におけるガス感度の
変化率と経過時間との関係を示すグラフである。

【図６】実施例５〜８におけるガス感度の変化率と交流
電圧の周波数との関係を示すグラフである。

【図７】従来のガスセンサー駆動回路の一例を示す模式
図である。

【図８】ガスセンサーの電極断面における電位分布を示
す模式図である。

【符号の説明】

１・・・基板酸化物半導体２ａ・・金属電極２ｂ・・金属電極３・・・金属酸化物半導体４・・・ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス感度の湿度依存性を低くするガスセ
ンサーの駆動方法であって、金属酸化物半導体からなる
センサー素子に正と負の電圧を交互に印加することを特
徴とするガスセンサーの駆動方法。
【請求項２】請求項１に記載のガスセンサーの駆動方
法において、前記ガスセンサーが前記センサー素子上に
形成された一対の対向電極と、前記センサー素子を所定
の温度に加熱する手段とを有する高温加熱型ガスセンサ
ーであることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１に記載のガスセンサーにおい
て、前記ガスセンサーが前記センサー素子上に形成され
た一対のヒーターを兼ねた対向電極とを有する高温加熱
型ガスセンサーであることを特徴とする方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のガス
センサーの駆動方法において、前記センサー素子はＺｎ
Ｏ、ＴｉＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＷＯ₃及びＮｂ
₂Ｏ₅からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属酸
化物半導体を主成分とすることを特徴とする方法。
【請求項５】金属酸化物半導体からなるセンサー素子
に正と負の電圧を交互に印加し、その際前記正と負の電
圧の周波数を被検ガスにより定まるレベルに設定し、も
って前記被検ガス以外のガス及び湿度に対する感度を低
減することを特徴とするガスの検知方法。
【請求項６】請求項５に記載のガスセンサーの駆動方
法において、前記ガスセンサーが前記センサー素子上に
形成された一対の対向電極と、前記センサー素子を所定
の温度に加熱する手段とを有する高温加熱型ガスセンサ
ーであることを特徴とする方法。
【請求項７】請求項５に記載のガスセンサーにおい
て、前記ガスセンサーが前記センサー素子上に形成され
た一対のヒーターを兼ねた対向電極とを有する高温加熱
型ガスセンサーであることを特徴とする方法。
【請求項８】請求項５乃至７のいずれかに記載のガス
センサーの駆動方法において、前記センサー素子はＺｎ
Ｏ、ＴｉＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＷＯ₃及びＮｂ
₂Ｏ₅からなる群から選ばれた少なくとも１種の金属酸
化物半導体を主成分とすることを特徴とする方法。