JPS582731A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JPS582731A JPS582731A JP56102713A JP10271381A JPS582731A JP S582731 A JPS582731 A JP S582731A JP 56102713 A JP56102713 A JP 56102713A JP 10271381 A JP10271381 A JP 10271381A JP S582731 A JPS582731 A JP S582731A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
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- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、大気中または（大気と異なる）ガス中ｅａ
ｔ変化を、電ａｔた電圧変化として取参出すための小形
の感・慢嵩子に閤する。
ｔ変化を、電ａｔた電圧変化として取参出すための小形
の感・慢嵩子に閤する。
■度欄定の方法は、無数ＫＴｏ）枚挙にいとｔが１ｋＩ
Ａが、現在使用されている小形の１１度針のはとんどけ
、１１変によってそのインピーダンスが変化する感温材
料を備えた線量素子と、そＯインピーダンスの変化を測
定し表示するための一気一路よ）威る。これは、これら
電気信号を用いる感−素子は構造が簡単で、可動部分が
なく、小形化に有利なためである。しかし、多くの感湿
材料は、Ｓ低酸化ＡＪ雪へ中各種セランクスに代表され
るように高インピーダンスであ〕、こＯため、感湿素子
のインピーダンスは抵抗値で数十Ｍｍから数十ＭＯ。
Ａが、現在使用されている小形の１１度針のはとんどけ
、１１変によってそのインピーダンスが変化する感温材
料を備えた線量素子と、そＯインピーダンスの変化を測
定し表示するための一気一路よ）威る。これは、これら
電気信号を用いる感−素子は構造が簡単で、可動部分が
なく、小形化に有利なためである。しかし、多くの感湿
材料は、Ｓ低酸化ＡＪ雪へ中各種セランクスに代表され
るように高インピーダンスであ〕、こＯため、感湿素子
のインピーダンスは抵抗値で数十Ｍｍから数十ＭＯ。
容量値で数＋ＰＦから数＋ｍＦＱ度と大変高−０このえ
め、そＯインピーダンスを精度良く検出するためＫは、
高入力インピーダンスの電圧針もしくは、それに見合う
た複ｍｅ電気園路を必要とするし、高いインピーダンス
に由来する電気線管Ｏ影響ｔ−ｔぬがれない。また感温
素子Ｏインピーダンスをなるぺ〈低くするために感湿材
料をなるべく大きくして、静電容量を測る感激素子にお
いてはその電極面積を大きくする。電気抵抗を測る感猥
素十ＫｋＰいては電Ｉｉ形状を櫛形にするなどＯ工夫を
畳する。このため、この種の感激素子Ｏ小形化は、低イ
ンピーダンス化の要請と矛盾し、数ａｌｆたは数■のナ
イスが限界である。電気回路を含め九１１度針全体の大
きさを考えた場合も、Ｉ鎗な電気ａ路のため、や祉）小
形化に限界がある。
め、そＯインピーダンスを精度良く検出するためＫは、
高入力インピーダンスの電圧針もしくは、それに見合う
た複ｍｅ電気園路を必要とするし、高いインピーダンス
に由来する電気線管Ｏ影響ｔ−ｔぬがれない。また感温
素子Ｏインピーダンスをなるぺ〈低くするために感湿材
料をなるべく大きくして、静電容量を測る感激素子にお
いてはその電極面積を大きくする。電気抵抗を測る感猥
素十ＫｋＰいては電Ｉｉ形状を櫛形にするなどＯ工夫を
畳する。このため、この種の感激素子Ｏ小形化は、低イ
ンピーダンス化の要請と矛盾し、数ａｌｆたは数■のナ
イスが限界である。電気回路を含め九１１度針全体の大
きさを考えた場合も、Ｉ鎗な電気ａ路のため、や祉）小
形化に限界がある。
本発明の目的は、高インピーダンスの感温部材でも支障
なく使用できて、且■度変化に応じた感温部材Ｏインピ
ーダンス変化を直接電圧中電流の変化として出力する小
形で能動的な線量素子を提供する事にある０ 本発明は１通常ＯＭ０８ＦＩＴのゲート電極を遣水性の
膜とし、それ−とＩ！Ｉｌｌ属の間に１周ｍｏｗ度によ
ってそのインピーダンスが変化する感温部材を挿入した
構造である。感温部材としては、陽極酸化ムｌｏｏｍ膜
中８ａＯ＊スパック属などが用いられる。
なく使用できて、且■度変化に応じた感温部材Ｏインピ
ーダンス変化を直接電圧中電流の変化として出力する小
形で能動的な線量素子を提供する事にある０ 本発明は１通常ＯＭ０８ＦＩＴのゲート電極を遣水性の
膜とし、それ−とＩ！Ｉｌｌ属の間に１周ｍｏｗ度によ
ってそのインピーダンスが変化する感温部材を挿入した
構造である。感温部材としては、陽極酸化ムｌｏｏｍ膜
中８ａＯ＊スパック属などが用いられる。
ゲート電極に適当な電圧を印加し、半導体基板中にチャ
ンネルが形成された状態で感■部材Ｏイｙピーダンスが
、温度に応じて変化すると、チャンネルを流れる電流側
そのインピーダンス変化に応じて変化し、外部に出力さ
れる。
ンネルが形成された状態で感■部材Ｏイｙピーダンスが
、温度に応じて変化すると、チャンネルを流れる電流側
そのインピーダンス変化に応じて変化し、外部に出力さ
れる。
つｆｆＫ１１面によシ本発明につ−で具体的に説明する
。
。
本発明で用いる半導体基板は、ａｌｌ、ｙｍを問わ１に
いが、ここでは便宜上 、ｍ基板を用いた場合について
説明する。第１図は本素子Ｏ断画園である。図中１はソ
ース拡散層、２はト°レイン拡歓層で、ともに半導体基
１［３中に設けられた戸履拡散層である。絶縁膜４と感
湿部材５を介してゲージ電ＩＩ６が半導体基板上に設け
られている。
いが、ここでは便宜上 、ｍ基板を用いた場合について
説明する。第１図は本素子Ｏ断画園である。図中１はソ
ース拡散層、２はト°レイン拡歓層で、ともに半導体基
１［３中に設けられた戸履拡散層である。絶縁膜４と感
湿部材５を介してゲージ電ＩＩ６が半導体基板上に設け
られている。
本尭明Ｏ動作原理社次の過シである１本素子のソース拡
散層とドレイン拡散層ＯＭのチャンネルに流れる電＃ｌ
ＩＤは次の式で褒わされる。
散層とドレイン拡散層ＯＭのチャンネルに流れる電＃ｌ
ＩＤは次の式で褒わされる。
Ｉ動翼（−〇ｓ）・Ｃ−Ｕ
えだし
ここで
Ｃ：感ａＳ材と絶縁ｇｏ合成審量
Ｗ：ゲート幅
Ｌ：ゲート長
一一チヤンネル内のホールの有効鳥勤度ｖｄ＝ドレイン
電圧 ｖＩ：ゲート電圧 、 Ｖｔ ：ゲートＯしきい値電圧 １１［Ｋ応じて感温材の容量が変化する場合は。
電圧 ｖＩ：ゲート電圧 、 Ｖｔ ：ゲートＯしきい値電圧 １１［Ｋ応じて感温材の容量が変化する場合は。
Ｃ＃ｉ次式で表される。
Ｃ＝ （Ｃｉ ’ ＋ Ｃｈ ”）−’ここで
Ｃｉ ： Ｊ！ｌ縁膜の容量
Ｃｈ： 感湿部材の容量
こ０＊に、感温部材の容量１の変化は Ｓ＊素子中を流
れる電流ＩｎＫＪＩｌｌＫ現れる。
れる電流ＩｎＫＪＩｌｌＫ現れる。
まえ、感温部材の抵抗Ｂが、変化する場金燻。
ｃｈ −ｏとなり絶縁層の抵抗をＲｉとして、 Ｖ、Ｆ
が次Ｏ様に表される ｖ 、 −Ｒｉ ｖ 、＃ ８＋８１ ζζで ｖｌ：絶縁膜上の電位 Ｖｙ’：ゲート電極の電位 こ０ＩＮＫ、中はり−の変化がＩ勝に現れる。
が次Ｏ様に表される ｖ 、 −Ｒｉ ｖ 、＃ ８＋８１ ζζで ｖｌ：絶縁膜上の電位 Ｖｙ’：ゲート電極の電位 こ０ＩＮＫ、中はり−の変化がＩ勝に現れる。
次に１本発明の実施例の等価回路とその特性を−２と図
３にそれぞれ示す。この実施例では、感温部材として陽
極酸化Ａｈへ、ゲート電極として。
３にそれぞれ示す。この実施例では、感温部材として陽
極酸化Ａｈへ、ゲート電極として。
透水性ＯＡｊ、絶縁層として８ ｉ ０ｎ、半導体Ｉｓ
板として鵡履８１を用いて艷る。感湿部材の大きさ＃１
２４ｐｙＢＸ＠Ｏｓｍと非常に小さく、そのインピーダ
ンス４徹ｐｖと非常に大きいが１本発明Ｏ動作原履に愈
んら支障はない。図２のように１本素子と外部の３鵞に
Ωの＃Ｉ抵抗を直列にした≠インバータの回路を作）、
ソース拡散層とドレイン拡散層０間の電位差’ｉ ｄ
ａ ｔ ｅ通常のぺ／レコーダに直接入力してＩｌｌか
甘え特性を図３に示す。ｖｌとして一定の電圧を印加し
た状態で、Ｓ度を（ｌＲ，Ｈ，（薯対置度）から５５１
１Ｒ，Ｈ，まで変化させた時に、前記ｖｄ畠は、約４ゼ
ルト変化している。このように本素子は、外部に特別の
１ｍ定回路を必要とせず、直接表示器に接続できる特徴
を有している。
板として鵡履８１を用いて艷る。感湿部材の大きさ＃１
２４ｐｙＢＸ＠Ｏｓｍと非常に小さく、そのインピーダ
ンス４徹ｐｖと非常に大きいが１本発明Ｏ動作原履に愈
んら支障はない。図２のように１本素子と外部の３鵞に
Ωの＃Ｉ抵抗を直列にした≠インバータの回路を作）、
ソース拡散層とドレイン拡散層０間の電位差’ｉ ｄ
ａ ｔ ｅ通常のぺ／レコーダに直接入力してＩｌｌか
甘え特性を図３に示す。ｖｌとして一定の電圧を印加し
た状態で、Ｓ度を（ｌＲ，Ｈ，（薯対置度）から５５１
１Ｒ，Ｈ，まで変化させた時に、前記ｖｄ畠は、約４ゼ
ルト変化している。このように本素子は、外部に特別の
１ｍ定回路を必要とせず、直接表示器に接続できる特徴
を有している。
以上１図面に従って本発明の原理と実施例について説明
を行った。本発明による感温素子は、電流または電圧の
変化によってｉ１度の検出を行う能動素子であるから、
全く測定回路を用いずに、 ｔたは簡素な測定回路を用
いて衰示装置に接続できる。さらに本発明の感温素子は
、高インピーダンスの感湿部材でも支障なく用いる事か
でｌるので。
を行った。本発明による感温素子は、電流または電圧の
変化によってｉ１度の検出を行う能動素子であるから、
全く測定回路を用いずに、 ｔたは簡素な測定回路を用
いて衰示装置に接続できる。さらに本発明の感温素子は
、高インピーダンスの感湿部材でも支障なく用いる事か
でｌるので。
感湿部材を数十ｊｆｆｌサイズまたはそれ以下Ｋまで小
形化できる。このように本発明を用−れば、感涙素子の
小形化のみならず、ｆｆ１度針全体２の小形化にも非常
に有効である。さらに本発明による感湿素子は、半導体
基板ヒに形成されるので、同一半導体基板上に１通常の
ＭＯ８ＩＣ技術にょ９電気回路を組み込む事も可能であ
〕、検出部と信今処理部を一体化した集積化センナと成
す８ｍできる。
形化できる。このように本発明を用−れば、感涙素子の
小形化のみならず、ｆｆ１度針全体２の小形化にも非常
に有効である。さらに本発明による感湿素子は、半導体
基板ヒに形成されるので、同一半導体基板上に１通常の
ＭＯ８ＩＣ技術にょ９電気回路を組み込む事も可能であ
〕、検出部と信今処理部を一体化した集積化センナと成
す８ｍできる。
電気的雑音の点から見ると１本発１１による感温素子は
一種の能動素子であるから、高入カインビー／ｙスＯ測
定回路を使用しないので、雑音島策が容品である。
一種の能動素子であるから、高入カインビー／ｙスＯ測
定回路を使用しないので、雑音島策が容品である。
材料の点から見ると１本感湿素子は高インピーダンスの
感湿性材料を支障なく使用できるので。
感湿性材料を支障なく使用できるので。
材料選択上の制約が大幅に緩和される。
素子構造の点から見ると１本発明では電流の流れる半導
体基板とＡＩ、α膜のような感温部材の間に、 ８ｉ０
＊のような絶縁膜が挿入されているので。
体基板とＡＩ、α膜のような感温部材の間に、 ８ｉ０
＊のような絶縁膜が挿入されているので。
次のような諸効果がもたらされる。１）ＩＩ極酸化Ａｌ
ｏｏｍ膜のように内部に大量のイオンを含む感湿材料を
用いても、半導体基板中にイオン性の汚染が侵入する事
がなく１品質の長期安定性と感湿材料Ｏ選択上の制約緩
和が得られる。２）＠極酸化ＡＪ＊Ｏａ膜のように製造
工寝で、導体や半導体とＯ界面が剥離したシ、界面にバ
リア膜が発生し感度低下を生じる特性を有する感湿材料
を支障なく用いる事ができ、付着強度や感度０ＪｉＬＩ
Ａ素子構造である。３）絶縁膜の耐圧が高いので、高駆
動電圧で使 、９用でき、チャンネル中を流れる
電流値を大きくできるし、ゲートのしきい値電圧の高低
に係わらず最適の動作電圧を設定しゲート電極に印加で
きもさらに、雰囲気透過性Ｏゲート電極が感温部材を履
っているため９周■の雰囲気Ｏ■変変動がすみ中かに感
湿部材に伝達されるため、応答速度が非常に速い。また
、！ＩＩＩＩｌ気逓遥性１１に履われた感一部材が、水
分に対するトラ、プを形威し、水分吸着が棗好なため、
高感度の素子が得られる。このように本発明による感温
素子は数多くの判点を備えている。
ｏｏｍ膜のように内部に大量のイオンを含む感湿材料を
用いても、半導体基板中にイオン性の汚染が侵入する事
がなく１品質の長期安定性と感湿材料Ｏ選択上の制約緩
和が得られる。２）＠極酸化ＡＪ＊Ｏａ膜のように製造
工寝で、導体や半導体とＯ界面が剥離したシ、界面にバ
リア膜が発生し感度低下を生じる特性を有する感湿材料
を支障なく用いる事ができ、付着強度や感度０ＪｉＬＩ
Ａ素子構造である。３）絶縁膜の耐圧が高いので、高駆
動電圧で使 、９用でき、チャンネル中を流れる
電流値を大きくできるし、ゲートのしきい値電圧の高低
に係わらず最適の動作電圧を設定しゲート電極に印加で
きもさらに、雰囲気透過性Ｏゲート電極が感温部材を履
っているため９周■の雰囲気Ｏ■変変動がすみ中かに感
湿部材に伝達されるため、応答速度が非常に速い。また
、！ＩＩＩＩｌ気逓遥性１１に履われた感一部材が、水
分に対するトラ、プを形威し、水分吸着が棗好なため、
高感度の素子が得られる。このように本発明による感温
素子は数多くの判点を備えている。
本発明は実施例に＠定されず、いくつかの賓形が考えら
れる。例えば、ゲート電極として雰−気を透過する愈な
いし孔を膜状た構造を採用することができる。感温部材
の代〕に特定のガスでそのインピーダンスが変化する感
ガス部材を用いれば感ガス素子が実現できるなどである
。
れる。例えば、ゲート電極として雰−気を透過する愈な
いし孔を膜状た構造を採用することができる。感温部材
の代〕に特定のガスでそのインピーダンスが変化する感
ガス部材を用いれば感ガス素子が実現できるなどである
。
第１＠は本発明による感温素子の断面図。
館２図社夷箇例の特性を測定するため０ｍ路。
第３図は実施例の特性を示す図である。
図中の１はソース拡散層、２＃ｉドレイン拡散層。
３は半導体基板、４は絶縁膜、５は感温部材、６はゲー
１１．７は感温素子である。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部
１１．７は感温素子である。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部
Claims (2)
- （１） ソース拡散層（１）とドレイン拡散層（２）
とを備えた半導体基板（６）と；鍍半導体基板上に設け
られた絶縁膜（着と；雰−気の一度に応じてそのインピ
ーダンスが変化する轡性な有し、該絶縁属上に設けられ
た感湿部材（６）と；鋏感湿部＃が周囲の雰■気に接触
するごとき＃−気透過性をもたせ、かつ該感温部材を覆
って付着されて訃）。 鍍ツース拡散層と該ドレイン拡散層の間の該半導体基板
中に前記感温部材のインビーダｙｘＫ対応し九電流の通
るチャンネルを形成するためのダート電極（２）とを備
えた感湿素子。 - （２） 前記感ｍｕｓ材として、陽極酸化ム４αを用
いた事ｔ４Ｉ徽とする特許請求の範１１１１１項記載Ｏ
感■素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102713A JPS582731A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102713A JPS582731A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 感湿素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582731A true JPS582731A (ja) | 1983-01-08 |
Family
ID=14334901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56102713A Pending JPS582731A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 感湿素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582731A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6085358A (ja) * | 1983-08-19 | 1985-05-14 | イ−エムアイ・リミテツド | 感湿素子とその製造方法 |
| US8016002B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-09-13 | Bridgestone Corporation | Sealing/pump-up device |
| CN108982592A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-11 | 南京航空航天大学 | 一种高敏感性草木灰基湿度传感器的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53132981A (en) * | 1977-04-25 | 1978-11-20 | Massachusetts Inst Technology | Charge flow transistor and machine using same |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP56102713A patent/JPS582731A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53132981A (en) * | 1977-04-25 | 1978-11-20 | Massachusetts Inst Technology | Charge flow transistor and machine using same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8016002B2 (en) | 2005-11-29 | 2011-09-13 | Bridgestone Corporation | Sealing/pump-up device |
| CN108982592A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-11 | 南京航空航天大学 | 一种高敏感性草木灰基湿度传感器的制备方法 |
| CN108982592B (zh) * | 2018-07-18 | 2020-12-01 | 南京航空航天大学 | 一种高敏感性草木灰基湿度传感器的制备方法 |
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