JPS62174643A - 可燃性ガスセンサ - Google Patents
可燃性ガスセンサInfo
- Publication number
- JPS62174643A JPS62174643A JP1728886A JP1728886A JPS62174643A JP S62174643 A JPS62174643 A JP S62174643A JP 1728886 A JP1728886 A JP 1728886A JP 1728886 A JP1728886 A JP 1728886A JP S62174643 A JPS62174643 A JP S62174643A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gas sensor
- flammable
- concentration
- combustible
- Prior art date
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- Granted
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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
、５ｎ０２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８！電源（１２）、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。
、５ｎ０２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８！電源（１２）、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。
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（１
４）がガス爆発を誘発する原因になるという問題がある
。
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（１
４）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、可燃性ガスの漏出を検出するため
のセンサであっても、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。
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、可燃性ガスの漏出を検出するため
のセンサであっても、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（Ｐ
ｄ）の触媒作用により分解形成された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。
ｄ）の触媒作用により分解形成された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。
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。
く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
を一体的に榎うガス透過性プロトン伝導体膜を形成した
ものである。
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
を一体的に榎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。
使用することができる。
く作用〉
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って自由に伝導し、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。
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って自由に伝導し、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って詳細に説明する。
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形基板（１）の表面所定位貯にｎ形の
ソース領域［２１，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形のチャネル領域（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、上記チャネル領域（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（力を形成し、さらに上記ゲート電極（６）、
ソース電極ｃ刀、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。
概略図であり、ｐ形基板（１）の表面所定位貯にｎ形の
ソース領域［２１，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形のチャネル領域（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、上記チャネル領域（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（力を形成し、さらに上記ゲート電極（６）、
ソース電極ｃ刀、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、（ト））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。
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）を通って白金
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゛ト１２ →
２Ｈ” ＋２８ ２日＋＋１／２０２＋２ｅ−＋Ｈ２０ 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）を通ってゲー
ト電極（６）に到達する水素ガス吊が増加するにつれて
深い一電位になる（第２図Ａ参照）。
が導かれた場合には、固体電解質膜（８）を通って白金
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゛ト１２ →
２Ｈ” ＋２８ ２日＋＋１／２０２＋２ｅ−＋Ｈ２０ 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）を通ってゲー
ト電極（６）に到達する水素ガス吊が増加するにつれて
深い一電位になる（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）。
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）。
したがって、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
の増加に伴なって減少する電流特性を示すことになる（
第２図Ｃ参照）。
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
の増加に伴なっ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、上記動作を行なっている間、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
となく保存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。
近傍において発生させられたＨ＋イオンは浪費されるこ
となく保存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、−酸イヒ炭素ガスの濃度測定も同様に行なう
ことができる。
ているが、−酸イヒ炭素ガスの濃度測定も同様に行なう
ことができる。
即ち、−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 ＋ ＨＯ−ＧＯ２＋ ２ Ｈ” ＋ ２ ｅ２
Ｆ＋” ＋ １／２０ ＋２８−＞１−（２
０である。したがって、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。
なうのであり、具体的には Ｃｏ ＋ ＨＯ−ＧＯ２＋ ２ Ｈ” ＋ ２ ｅ２
Ｆ＋” ＋ １／２０ ＋２８−＞１−（２
０である。したがって、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、上記実施例と
異なる点は、ゲート電極（６）を銀で構成し、ソース電
極（７′Ｉを白金で構成した点のみである。
異なる点は、ゲート電極（６）を銀で構成し、ソース電
極（７′Ｉを白金で構成した点のみである。
したがって、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′Ｉが水素
ガスの濃度の増加に伴なって深い一電位になる。そして
、ソース−ゲート電極間には、水素ガスの濃度に依浮し
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って増加する電流特性
を示すことになる（第４図参照）。
らず所定の電位に保持され、ソース電極（７′Ｉが水素
ガスの濃度の増加に伴なって深い一電位になる。そして
、ソース−ゲート電極間には、水素ガスの濃度に依浮し
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っ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、図示しないスイッ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。
、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、図示しないスイッ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
で覆っているので、ガス煤光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秦する。
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
で覆っているので、ガス煤光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秦する。
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ず概略図、 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 （Ａ） 水素ガス量 第１図 第２図
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ず概略図、 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 （Ａ） 水素ガス量 第１図 第２図
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 true JPS62174643A (ja) | 1987-07-31 |
| JPH0519944B2 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) |
Cited By (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
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0519944B2 (ja) | 1993-03-18 |
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