JPS63300501A - 湿度センサ材料 - Google Patents
湿度センサ材料Info
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- JPS63300501A JPS63300501A JP62133466A JP13346687A JPS63300501A JP S63300501 A JPS63300501 A JP S63300501A JP 62133466 A JP62133466 A JP 62133466A JP 13346687 A JP13346687 A JP 13346687A JP S63300501 A JPS63300501 A JP S63300501A
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- humidity sensor
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Non-Adjustable Resistors (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
本発明は、湿度センナ材料に関するものである。
【従来技術とその問題点１
空調機器、衣類乾燥器、電子レンジ、ビデオテープレコ
ーダ、その他の機器において、湿度センナが用いられる
ようになってきている。 これらの湿度センサにおいては、高分子材料を用いたも
のも提案されているが、セラミック材料を用いた湿度セ
ンサが注目を浴びてきている。 特に、ある種の金属酸化物半導体は、水の分子が金属酸
化物半導体に吸着・屋脱することによって、電気抵抗値
が変化する特性を有していることが知られるに至り、金
属酸化物半導体タイプの湿度センサが注目されている。 すなわち、このタイプの湿度センサは、信顆性、応答特
性、小型化といった各種の特長を発揮することより、特
に注目されているのである。 このような観点から、本願出願人においても研究開発が
進められ、例えば特開昭５５−１６３８０１号公報に示
す如＜、Ｔｉ１ｔとＶ２Ｏ，との混合物を焼成した焼結
体に電極を設けてなる湿度センサが提案されていたり、
あるいは特開昭６１−１１５３０１号公報に示す如（、
ＴｉＯ□とＶ２Ｏ，とＬｉ２ＣＬとの混合物を電極基板
上に設け、これを焼成してなる湿度センサが提案されて
いる。 そして、これらの提案になる湿度センサは、それまでの
湿度センサのものより格段に優れていることが判明した
ものの、これで充分に満足できるものでもなく、本発明
者によって更なる研究開発が続行されている。 すなわち、金属酸化物半導体を構成材料とした湿度セン
サを勘案した場合に、そのデバイスの特徴を決定する要
因としてはその導電性が重要であり、従来における金属
酸化物半導体の導電性は１０４〜１０７Ω・Ｃ１１の程
度のものにすぎず、このような特性の金属酸化物半導体
材料による焼結体又はＮ膜壁の湿度センサでは、電子部
品の汎用化に伴なうより一層の小型化及び薄膜化が要求
されている今日では充分でないと指摘され始めている。 【発明の開示】 本発明者は、上記の問題点に対する研究を鋭意押し進め
た結果、より一層の小型化及びＮ膜化に対応する為には
、湿度センサの構成材料の導電性の向上が不可欠である
ことを３１１するに至り、導電性向上についての研究開
発を進めていった。 この研究開発の成果として、本発明者は、−ｍ式Ｙｌ−
ｘ ＢａｘＣｕＯｙ（（ＹＯｚ八）、−ｘ（ＢａＯ）ｘ
ＣｕＯ）で示される化合物がこれまでの湿度センサ材料
に比べて格段に大きな導電性を示すことを見出し、本発
明を為し遂げたのである。 すなわち、本発明は、一般式Ｙ、−ｘ ＢａｘＣｕＯｙ
で示される湿度センサ材料を提供するものである。 尚、上記一般式において、Ｘは約０．４以下の正数であ
り、ｙは３／２（１−ｘ）＋ ｘ＋ １で表わされるも
のであるから２．３〜２．５であることが望ましいもの
であり、さらに望ましくは０．０５＜ ｘ＜ ０．３で
ある。
ーダ、その他の機器において、湿度センナが用いられる
ようになってきている。 これらの湿度センサにおいては、高分子材料を用いたも
のも提案されているが、セラミック材料を用いた湿度セ
ンサが注目を浴びてきている。 特に、ある種の金属酸化物半導体は、水の分子が金属酸
化物半導体に吸着・屋脱することによって、電気抵抗値
が変化する特性を有していることが知られるに至り、金
属酸化物半導体タイプの湿度センサが注目されている。 すなわち、このタイプの湿度センサは、信顆性、応答特
性、小型化といった各種の特長を発揮することより、特
に注目されているのである。 このような観点から、本願出願人においても研究開発が
進められ、例えば特開昭５５−１６３８０１号公報に示
す如＜、Ｔｉ１ｔとＶ２Ｏ，との混合物を焼成した焼結
体に電極を設けてなる湿度センサが提案されていたり、
あるいは特開昭６１−１１５３０１号公報に示す如（、
ＴｉＯ□とＶ２Ｏ，とＬｉ２ＣＬとの混合物を電極基板
上に設け、これを焼成してなる湿度センサが提案されて
いる。 そして、これらの提案になる湿度センサは、それまでの
湿度センサのものより格段に優れていることが判明した
ものの、これで充分に満足できるものでもなく、本発明
者によって更なる研究開発が続行されている。 すなわち、金属酸化物半導体を構成材料とした湿度セン
サを勘案した場合に、そのデバイスの特徴を決定する要
因としてはその導電性が重要であり、従来における金属
酸化物半導体の導電性は１０４〜１０７Ω・Ｃ１１の程
度のものにすぎず、このような特性の金属酸化物半導体
材料による焼結体又はＮ膜壁の湿度センサでは、電子部
品の汎用化に伴なうより一層の小型化及び薄膜化が要求
されている今日では充分でないと指摘され始めている。 【発明の開示】 本発明者は、上記の問題点に対する研究を鋭意押し進め
た結果、より一層の小型化及びＮ膜化に対応する為には
、湿度センサの構成材料の導電性の向上が不可欠である
ことを３１１するに至り、導電性向上についての研究開
発を進めていった。 この研究開発の成果として、本発明者は、−ｍ式Ｙｌ−
ｘ ＢａｘＣｕＯｙ（（ＹＯｚ八）、−ｘ（ＢａＯ）ｘ
ＣｕＯ）で示される化合物がこれまでの湿度センサ材料
に比べて格段に大きな導電性を示すことを見出し、本発
明を為し遂げたのである。 すなわち、本発明は、一般式Ｙ、−ｘ ＢａｘＣｕＯｙ
で示される湿度センサ材料を提供するものである。 尚、上記一般式において、Ｘは約０．４以下の正数であ
り、ｙは３／２（１−ｘ）＋ ｘ＋ １で表わされるも
のであるから２．３〜２．５であることが望ましいもの
であり、さらに望ましくは０．０５＜ ｘ＜ ０．３で
ある。
純度９９．９９％のＢａＣ０，、Ｙ、０．及びＣｕＯ粉
を所定の配合となるよう秤量した後、これをアルミナ乳
鉢にてエタノール中湿式混合を３０分間行なう。 そして、これを２００℃にて１時間の乾燥を行ない、そ
の後７００〜１０００℃にて１時間仮焼する。 この仮焼後、これをアルミナ乳鉢で１５分間の粉砕を行
ない、その後このものを１ ｔｏｎ／ｃ論２の圧力でも
って１０ｍｍφＸ １＋ｓｍ厚の円板状に成形し、この
成形後８００〜１１００℃の温度で１時間の焼成を行な
う。 焼成終了後の焼結体を炉内で自然放冷し、得られた円板
状焼結体の両面に＾Ｕ等の貴金属材料からなる電極を塗
布及び７５０℃における１０分間の焼付手段で設け、そ
の後炉内放冷を行なって湿度センサのテストピースを得
た。 このテス）・ピースについて、分流式湿度発生装置内に
おいて１０％毎に湿度を変化させ、そして３０分間一定
湿度に保持した時の抵抗を、交流二端子法によりインピ
ーダンスアナライザで測定したので、その結果を第１図
（Ｙｏ、＊［ｌａｏ、＋Ｃｕ０ｙの場合）及び第２図（
Ｙｏ、５Ｂａｏ、ｚｃｕＯｙの場合）のグラフで示す。 この第１図のグラフに示されるＹｏ、５Ｂａｏ、＋Ｃｕ
０ｙが用いられた場合にあっては、９００〜９５０℃の
温度下で焼成したものはｆｊすれた感湿特性を示すこと
が理解される。 又、第２図のグラフに示されるＹｏ、５Ｂａｏ、ｚＣｕ
Ｏｙが用いられた場合にあっても、９００〜９５０℃の
温度下で焼成したものは優れた感湿特性を示すことが理
解される。 尚、Ｙｏ、ｓＢａ、、２ＣｕＯｙの場合には、Ｙｏ、ｗ
Ｂａｏ、１ＣｕＯｙのものより抵抗値は多少低くなって
いる。 そして、従来の金属酸化物半導体材料を用いた湿度セン
サの場合には、例えば相対湿度が２０％以下といったよ
うな低湿度条件下では湿度検出が困難であったのに対し
、第１図及び第２図のグラフからも判るように、本発明
の材料を用いて構成した湿度センサは、低湿度下でも充
分動作することを理解できる。従って、本発明の材料を
用いた湿度センサは、その湿度測定範囲が拡いものであ
ると言える。 又、この本発明になる材料を用いて構成した湿度センサ
の応答性は数分以内であり、従来からの金属酸化物半導
体を用いて構成した湿度センサのものに劣らないもので
あった。 尚、本発明の材料が温度センサ構成材料として特に優れ
たものであるのは、第３図及び第４図に示す走査型電子
顕ｖ１１鏡写真に示される如くの多孔質な組織に起因し
ていると考えられる。 又、上記実施例においては、Ｙ、−にＢａｘＣｕＯｙの
焼結体について記したものであるが、例えば蒸着又はス
パッタリング等のフィジカルベーパーデポジション法と
いった薄膜形成手段によって得た薄膜体で湿度センサを
構成しても同様な結果が得られたものである。 【効果） 本発明に係る湿度センサ材料は、一般式ＹＩ−ｘＤａｘ
ｃｕＯｙで示される物置からなるので、このものは従来
の金属酸化物半導体材料よりも感湿特性に優れており、
特に湿度センサに小型化及び薄膜化が要求されている今
日において、これらの要求に対応できる優れた感湿特性
を示すものであり、又、広い湿度範囲にわたって感湿機
能が発揮できるものであり、多くのタイプの湿度センサ
に利用できるものである特長を有する。
を所定の配合となるよう秤量した後、これをアルミナ乳
鉢にてエタノール中湿式混合を３０分間行なう。 そして、これを２００℃にて１時間の乾燥を行ない、そ
の後７００〜１０００℃にて１時間仮焼する。 この仮焼後、これをアルミナ乳鉢で１５分間の粉砕を行
ない、その後このものを１ ｔｏｎ／ｃ論２の圧力でも
って１０ｍｍφＸ １＋ｓｍ厚の円板状に成形し、この
成形後８００〜１１００℃の温度で１時間の焼成を行な
う。 焼成終了後の焼結体を炉内で自然放冷し、得られた円板
状焼結体の両面に＾Ｕ等の貴金属材料からなる電極を塗
布及び７５０℃における１０分間の焼付手段で設け、そ
の後炉内放冷を行なって湿度センサのテストピースを得
た。 このテス）・ピースについて、分流式湿度発生装置内に
おいて１０％毎に湿度を変化させ、そして３０分間一定
湿度に保持した時の抵抗を、交流二端子法によりインピ
ーダンスアナライザで測定したので、その結果を第１図
（Ｙｏ、＊［ｌａｏ、＋Ｃｕ０ｙの場合）及び第２図（
Ｙｏ、５Ｂａｏ、ｚｃｕＯｙの場合）のグラフで示す。 この第１図のグラフに示されるＹｏ、５Ｂａｏ、＋Ｃｕ
０ｙが用いられた場合にあっては、９００〜９５０℃の
温度下で焼成したものはｆｊすれた感湿特性を示すこと
が理解される。 又、第２図のグラフに示されるＹｏ、５Ｂａｏ、ｚＣｕ
Ｏｙが用いられた場合にあっても、９００〜９５０℃の
温度下で焼成したものは優れた感湿特性を示すことが理
解される。 尚、Ｙｏ、ｓＢａ、、２ＣｕＯｙの場合には、Ｙｏ、ｗ
Ｂａｏ、１ＣｕＯｙのものより抵抗値は多少低くなって
いる。 そして、従来の金属酸化物半導体材料を用いた湿度セン
サの場合には、例えば相対湿度が２０％以下といったよ
うな低湿度条件下では湿度検出が困難であったのに対し
、第１図及び第２図のグラフからも判るように、本発明
の材料を用いて構成した湿度センサは、低湿度下でも充
分動作することを理解できる。従って、本発明の材料を
用いた湿度センサは、その湿度測定範囲が拡いものであ
ると言える。 又、この本発明になる材料を用いて構成した湿度センサ
の応答性は数分以内であり、従来からの金属酸化物半導
体を用いて構成した湿度センサのものに劣らないもので
あった。 尚、本発明の材料が温度センサ構成材料として特に優れ
たものであるのは、第３図及び第４図に示す走査型電子
顕ｖ１１鏡写真に示される如くの多孔質な組織に起因し
ていると考えられる。 又、上記実施例においては、Ｙ、−にＢａｘＣｕＯｙの
焼結体について記したものであるが、例えば蒸着又はス
パッタリング等のフィジカルベーパーデポジション法と
いった薄膜形成手段によって得た薄膜体で湿度センサを
構成しても同様な結果が得られたものである。 【効果） 本発明に係る湿度センサ材料は、一般式ＹＩ−ｘＤａｘ
ｃｕＯｙで示される物置からなるので、このものは従来
の金属酸化物半導体材料よりも感湿特性に優れており、
特に湿度センサに小型化及び薄膜化が要求されている今
日において、これらの要求に対応できる優れた感湿特性
を示すものであり、又、広い湿度範囲にわたって感湿機
能が発揮できるものであり、多くのタイプの湿度センサ
に利用できるものである特長を有する。
第１図及び第３図はＹｏ ＝ ５Ｂａ６ 、１ＣｕＯｙ
焼結体の感湿特性な示すグラフ及び走ｔＥ票電子顕微鏡
写真、第２図及び第４図はＹｏ、ｗＢａｏ、ｚＣｕＯｙ
焼結体の感湿特性を示すグラフ及び走査型電子顕微鏡写
真である。 特許出願人 秩父セメント株式会社 相対湿度（俤） 第 １ 図 相対湿度（→ 第 ２ 図 手続補正書（方式） 昭和６２年９月９日
焼結体の感湿特性な示すグラフ及び走ｔＥ票電子顕微鏡
写真、第２図及び第４図はＹｏ、ｗＢａｏ、ｚＣｕＯｙ
焼結体の感湿特性を示すグラフ及び走査型電子顕微鏡写
真である。 特許出願人 秩父セメント株式会社 相対湿度（俤） 第 １ 図 相対湿度（→ 第 ２ 図 手続補正書（方式） 昭和６２年９月９日
Claims (1)
- 一般式Ｙ＿１＿−＿ｘＢａｘＣｕＯｙで示される物質か
らなることを特徴とする湿度センサ材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133466A JPS63300501A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 湿度センサ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62133466A JPS63300501A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 湿度センサ材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63300501A true JPS63300501A (ja) | 1988-12-07 |
Family
ID=15105439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62133466A Pending JPS63300501A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 湿度センサ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63300501A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105181756A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-23 | 天津大学 | 一种对乙醇具有高响应灵敏度的介晶氧化铜气敏材料 |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP62133466A patent/JPS63300501A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105181756A (zh) * | 2015-09-24 | 2015-12-23 | 天津大学 | 一种对乙醇具有高响应灵敏度的介晶氧化铜气敏材料 |
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