CN100401040C - 光电传感器 - Google Patents
光电传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100401040C CN100401040C CNB018009174A CN01800917A CN100401040C CN 100401040 C CN100401040 C CN 100401040C CN B018009174 A CNB018009174 A CN B018009174A CN 01800917 A CN01800917 A CN 01800917A CN 100401040 C CN100401040 C CN 100401040C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- sensor
- photoelectric
- tube material
- photoelectric tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title abstract 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 81
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 5
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N Acetophenone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC=C1 KWOLFJPFCHCOCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010023126 Jaundice Diseases 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Inorganic materials O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003824 Gypsophila paniculata Species 0.000 description 1
- RMIXHJPMNBXMBU-QIIXEHPYSA-N Nonactin Chemical compound C[C@H]([C@H]1CC[C@H](O1)C[C@@H](OC(=O)[C@@H](C)[C@@H]1CC[C@@H](O1)C[C@@H](C)OC(=O)[C@H](C)[C@H]1CC[C@H](O1)C[C@H](C)OC(=O)[C@H]1C)C)C(=O)O[C@H](C)C[C@H]2CC[C@@H]1O2 RMIXHJPMNBXMBU-QIIXEHPYSA-N 0.000 description 1
- RMIXHJPMNBXMBU-UHFFFAOYSA-N Nonactin Natural products CC1C(=O)OC(C)CC(O2)CCC2C(C)C(=O)OC(C)CC(O2)CCC2C(C)C(=O)OC(C)CC(O2)CCC2C(C)C(=O)OC(C)CC2CCC1O2 RMIXHJPMNBXMBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010205 computational analysis Methods 0.000 description 1
- WUPRCGRRQUZFAB-DEGKJRJSSA-N corrin Chemical compound N1C2CC\C1=C\C(CC/1)=N\C\1=C/C(CC\1)=N/C/1=C\C1=NC2CC1 WUPRCGRRQUZFAB-DEGKJRJSSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- VCRBUDCZLSQJPZ-UHFFFAOYSA-N porphyrinogen Chemical compound C1C(N2)=CC=C2CC(N2)=CC=C2CC(N2)=CC=C2CC2=CC=C1N2 VCRBUDCZLSQJPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
- G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提出了一种基于光电管而构成的光电传感器，它用于借助镜面化光电管材料来实现光线被耦合到光电管材料中的几乎所有的耦合角。这样一来，获得了比在全反射时更长的光路。因而，获得了更高测量精度。在这里，这种光电管材料是聚合物，其中通过进入聚合物中的金属颗粒实现了镜面化。发光件和光敏传感器分别是LED和光电二极管。各种不同的光电传感器可以被组合成一个气体传感器阵列。
Description
技术领域
本发明涉及光电传感器。
背景技术
各种光学测量技术的可行实施方式适用于火警技术中的光电管。一种技术就是MIRE(多次内反射)/ATR(Atanuated全反射)，其中光如此被耦合到折射强的材料中，以致于光经历了全反射，并且一层薄膜沉淀到折射强的材料上，结果，耦合光的损耗场通过膜被吸收了。如果该薄膜接触到分析物质(被测气体)，则薄膜的吸收性能改变，因而光的吸收也改变。因此，通过测量吸收情况，可以测量被测气体的浓度，这是因为，根据气体浓度的不同，薄膜改变其吸收性能。在这种情况下，一个必要条件是，只是损耗区一直延伸到薄膜并被吸入薄膜中。
另一种测量方法是透射测量。在这里，也测量吸收变化。在这种情况下，光透过接触分析物的薄膜，其中，根据分析物而改变薄膜的吸收性能。通过利用和未利用分析物的对比测量，可以确定分析物。也可以使用冲洗液，以便在测量之间使分析物离开薄膜。
发明内容
根据本发明一个方面，提供一种基于光电管的光电传感器，它在一个半导体衬底上具有多个分开的光敏传感器，并且在所述多个光敏传感器的中心具有一个发光元件，其特征在于，发光元件和光敏传感器被一种用作光导体的透明的光电管材料覆盖住，透明的光电管材料在其背对半导体衬底的那侧上成镜面化。
相反，本发明的光电传感器具有这样的优点，即光不必全反射地被耦合到光电管中，从而光以任一角度被耦合到光电管中，因为光电管具有一个镜面，该镜面又把在光电管边缘上的光一直反射到光电管中。由此一来，可以将更大角用于光的耦合，从而从发光件经过光电管到光敏传感器的光路比只采用适用于全反射的角时长。因而，测量精度更高，因为借助光电管的光转换作用可以通过更长的光路进行。可以借助光敏传感器马上查明进入光电管中的分析气体的测量结果。
更高的测量灵敏度可以被有利地用于在婴儿中快速且简单地识别黄疸病早期阶段，其中检验婴儿呼出气体中的一氧化碳含量。如果一氧化碳含量超过1.8ppm，则表示可能有黄疸病。本发明的光电传感器马上提供测量结果并可以开始进行及时治疗。
通过加入的金属颗粒而在光电管材料外侧上形成镜面。这种方法简单且可以容易地被整合到光电传感器的制造过程中。
此外，通过用不透光材料覆盖光电管材料而防止了由漏光引起的光射出。这抑制了漏光对测量的影响并因此提高了测量精度。
此外，光电管材料是聚合物是有利的，在所述聚合物中加入了显示物质。含显示物质的聚合物可以使得制造简单，并且可以把光电管材料涂敷到半导体衬底上。
另外，在显示物质中含有颜料分子是有利的，这种分子导致了取决于气体的耦合光的吸收。借助这种颜料分子，有利地以可逆方式显示出了取决于气体的吸收，随后，根据测量吸收情况将这种吸收用于确定气体浓度。
另外，聚合物采用不透光材料是有利的，这样一来，使这种不透光层的制造工艺适应光电管的制造工艺。由此简化了整个生产过程。
另外，光敏传感器和覆盖它的光电管材料部分成扇形，围绕发光件被布置成中心对称的形式。这样一来，来自发光件的光同时被分散并且被用于被光电管材料覆盖的各个不同部分的测量。
因此，构成光电传感器的芯片可以是四方、5角、6角、7角或8角形的，它也可以是圆形的。此外，这样的光电传感器也可以包含少于或多于四个透射支路。
另外，有利的是，半导体衬底由n型导电硅构成且光敏件由被整合到n型硅衬底中的p型导电硅构成。这样一来，光敏件就是光电二极管。发光件最好是发光二极管(LED)，但为了限定波长，也可以安装多个LED。
另外，所构成的光电管材料用于探测氮氧化物，从而通过具有光电传感器的火警器定量探测以火焰为特征的气体。这样一来，可以基于本发明的光电传感器的高测量灵敏度而实现火焰的早期发现。
此外，本发明的传感器涂覆有氧化剂是有利的，该氧化剂被涂在基材上，这样一来，避免了二氧化硫对本发明传感器的威胁。或者，本发明的传感器具有滤除不希望有的气体的分子筛。
在这种光电传感器中，一些透射支路通过阻挡物被分开，从而这些透射支路不受来自光电管材料的漏光的影响。这个阻挡物的厚度可以被选择成约等于中心的光敏传感器的厚度。此外，对光不敏感(如果需要的话)的芯片的所有位置可以被制成镜面形式，阻挡物侧壁也是如此。为此，有利的是，采用了金属化处理且最好是采用金。
此外，利用脉冲使发光件工作是有利的，这样一来，减少了本发明的传感器的功率吸收。
通过把各种不同的光电传感器组合成一个传感器阵列，实现了用于被测气体的高测量精度和大工作面积。为此，本发明的光电传感器具有引线，这些引线用于驱动发光件和光敏传感器或截取测量信号。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例，在以下的说明中将对其进行了详细说明。
图1是本发明的光电传感器的横截面示意图。
图2是本发明光电传感器的示意性俯视图。
具体实施方式
光电传感器(尤其是当它是在半导体基础上制成的时候)具有这样的优点，即它们的尺寸很小。通过光电管材料照射光，以便借助在光电管材料中的吸收来定量地确定气体浓度，通过采用这样的光电管材料，气体与光电管材料的交换作用即光的吸收是这样一段长度，即光通过光电管材料走完这段长度。路程越长，则由于气体光电管材料吸收而引起的光衰减就越大。因此，其目的就是要提高光电管材料中的光路。光电管材料(如聚合物)中的全反射只允许这样一个角度，即光必须至少在整个角度下被耦合，从而光不再在输出光电管外被耦合。导致更长光路的陡角不再获得全反射角，由光电管输出耦合光。
因此，根据本发明，在外边缘的光电管材料上设置一个镜面，从而可以获得光的几乎所有的输入耦合角，由此一来，获得了更长的光路，光通过光电管材料走完这段光路。显示物质位于光电管材料中，它含有颜料分子。光电管材料本身是聚合物基材，它含有至少一种选自以下化合物的显示物质，即偶氮苯、乙酰苯、咕啉、卟啉、酞花氰、大环内脂、卟啉原、无活菌素、氨基霉素和/或其与第一、第二、第五至第八副族的过渡金属的化合物。这些物质导致了：在被测气体如氮氧化物或一氧化碳的影响下，可逆地改变了吸收性能。但是，也可以利用这些显示物质来鉴别其它物质如氨、水蒸汽、氧或酒精。在这里，建议用铬离子电泳，在接触被测气体的情况下，它导致了色变并进而导致了吸收性能的改变。
在图1中，示出了本发明的光电传感器的示意性横截面。发光件1位于中央。在这里，发光件1是发光二极管(LED)。或者，也可以用激光二极管或小型灯或其它光源。在这里，代表性地示出了两个来自发光件1的光束2、3。在这里，限制在几何光学镜组范围内就够了。实际上，发光件1按照许多不同的角度发光。在这里，利用电脉冲来驱动发光件工作，以便减少功率吸收。这导致了也可以只发射光脉冲。除了功率吸收小外，使用脉冲还具有以下优点，即其中的热效应影响降低了。根据所用的发光件来选择脉冲的适用频率。
光束2、3射到光电管材料4的外边缘上，光电管材料以一个小于全发射所需角度的角位于发光件1、一个半导体衬底10和光敏传感器6上。这样一来，光束2、3的光路比它在全反射条件下输入耦合到光电管材料4中时长。由于光电管材料4直接位于发光件1上，所以确保了光的直接超临界耦合。
在这里，如上所述，光电管材料4是含上述显示物质的聚合物。光电管表示光学传感器。在这里，光电管材料4成光导体形式，光通过该光导体传输，其中光导体对光的吸收由气体浓度来决定。通过选择不同的显示物质，调节对应气体的吸收性能，例如，一氧化碳或氮氧化物的吸收性能。
在这里，光电管材料4也被称为膜，因为它象膜那样被涂覆在发光件1、半导体衬底10和光敏传感器6上。为了避免光电管材料4的光耦合，一个镜面5位于该光电管材料4上。在这里，借助加入光电管材料4的聚合物中的金属颗粒形成了镜面5。或者，也可以给光电管材料4蒸镀上金属膜，其中该金属膜也可以利用涂覆技术被涂上去。
为了形成镜面，把金属颗粒加入光电管材料4聚合物中，这样便能够制造具有光电管材料镜涂层的镜面。光电管材料4的聚合物在液态下被涂到光导体1、半导体衬底10和光敏传感器6上。通过干燥和/或加热，聚合物转变成固态。另一种聚合物或确切地说是一个不透光层9位于镜面5上。该不透光层9的任务是挡住没有被镜面5反射到光电管材料4中的光，从而气体浓度的测量没有因射出来的漏光而被歪曲。不透光层9是如此设计，以致于它相对光电管材料4是惰性的，即不与其反应或改变其性能。
在光敏传感器6中，光电管材料4在其端部被倒圆，以便实现更好的输入耦合到光敏传感器中。
作为发光件1的LED1是通过掺杂物质的扩散或把LED1装到半导体衬底10上而制成的。光敏传感器6也能通过掺杂物质在光敏传感器6的要安装位置上的扩散而实现。随后，元件通过硅半导体技术的标准工艺步骤如光刻、蚀刻、钝化和金属化来制造。在这里，n型导电硅作为半导体衬底10。为了制造作为光敏传感器6的光电二极管，受体向着要制造光敏传感器6的位置扩散。由于它是硅，所以硼可以被用作受体。在这里，也可以进行受体移植。
也可以适用半导体化合物代替硅，这些半导体化合物可以适用于发光元件。砷化物、磷化物、氮化物、锑化物和硅碳化物属于这样的半导体化合物。
不透光的聚合物9、镜面5和光电管材料4允许被测气体透过。
在图2中，示出了本发明的光电传感器的示意性俯视图。发光件1位于传感器中心的中央。透射臂8分别从发光件1伸出，通向光敏传感器6。阻挡物7位于透射臂8之间，以防止漏光引起的串音。或者，可以采用多于四个的透射臂，在这里，也可以采用较少的透射臂。
但是，由发光件1发出的光的均匀分散能够使最佳地利用光电传感器表面成为可能。构成光电管材料膜的透射臂8具有600微米-1200微米的长度和280微米的宽度以及10微米的厚度。发光件1与光敏传感器6之间的距离应尽可能地小。此外，由此一来，节省了芯片面积。因此，在尺寸给定的情况下，根据本发明，尽可能地延长了光路。
阻挡物7可以由半导体材料制成，它是绝缘的，不具有导电功能。阻挡物7还可以涂覆一金属层，以便反射漏光。或者，阻挡物7也由金属或绝缘材料制成。因为阻挡物7可以防止透射臂之间的串音，所以阻挡物7至少与LED一样高。
通过组合各种不同的且在半导体衬底上制成的本发明光电传感器，可以实现一个传感器场即所谓的传感器阵列。这使得同时用多个传感器进行测量以便产生更强的测量信号成为可能，因为用光电管材料覆盖了更大的总面积并且这个总面积被用于测量分析。发光件1和光敏传感器6通过中心电压源或电流源来接受电压或电流。载有测量信号的光敏传感器6输出信号被送往放大器。通过与本发明的光电传感器相连的放大器，测量信号被放大，以便更好地计算分析。
由于光电传感器也可以被用于火警器，其中最好将二氧化氮和/或一氧化碳或二氧化碳作为显示火焰的气体来探测，所以在这种情况下，必须保护传感器不受危险气体的影响。这样的危险气体主要是二氧化硫。二氧化硫会不可逆转地威胁到光电管材料。为了分离二氧化硫和被测气体如一氧化碳或二氧化碳，要利用二氧化硫到三氧化硫的氧化能力。三氧化硫不再是危险气体，因而没有问题。在这里，采用了高锰酸钾作为氧化剂，但是也可以采用其它氧化剂如铬酸盐。
二氧化碳和二氧化硫分离的另一种可能的方式是用分子筛。由于二氧化碳和二氧化硫在空间结构方面明显不同，所以分子筛区别地吸收它们。一个分子筛具有由管构成的结构，在所述管的内壁上涂覆了氧化剂。
Claims (15)
1.一种基于光电管的光电传感器，它在一个半导体衬底上(10)具有多个分开的光敏传感器(6)，并且在所述多个光敏传感器(6)的中心具有一个发光元件(1)，其特征在于，发光元件(1)和光敏传感器(6)被一种用作光导体的透明的光电管材料覆盖住，透明的光电管材料(4)在其背对半导体衬底(10)的那侧上成镜面化。
2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，通过在透明光电管材料(4)中加入的金属颗粒实现了镜面化。
3.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，透明的光电管材料(4)被一种不透明材料(9)覆盖，用于防止光泄露。
4.如权利要求1、2或3所述的光电传感器，其特征在于，透明的光电管材料(4)是聚合物基材，其中加入了显示物质，其中在待测气体影响下该显示物质引起吸收特性的可逆的改变。
5.如权利要求4所述的光电传感器，其特征在于，显示物质含颜料分子，用于改变光电管材料(4)的对待测气体的吸收特性。
6.如权利要求3所述的光电传感器，其特征在于，不透明材料(9)是对光电管材料呈惰性的聚合物。
7.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，光敏传感器和覆盖光敏传感器的光电管材料部分成扇形，围绕发光件被布置成中心对称的形式。
8.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，半导体衬底(10)是n型硅衬底，光敏传感器(6)由p型硅构成。
9.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，光敏传感器(6)是光电二极管，发光元件是LED。
10.如权利要求4所述的光电传感器，其特征在于，光电管材料(4)中的显示物质含有可改变氮氧化物或一氧化碳的吸收性能的物质，以便用于探测氮氧化物或一氧化碳。
11.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，该传感器涂覆有滤除可损伤光电管材料的气体的氧化剂，该氧化剂涂在一种基材上。
12.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，光电传感器被覆以分子筛，滤除可损伤光电管材料的气体。
13.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，所述光电管材料形成与光敏传感器对应的多个透射臂，并且所述光电传感器进一步包括位于所述透射臂之间的阻挡物，以防止漏光引起的干扰。
14.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，发光元件(1)可以利用电脉冲工作。
15.一种气体传感器阵列，其特征在于，采用如权利要求1-14之一所述的光电传感器作为阵列元件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10018550.9 | 2000-04-14 | ||
| DE10018550A DE10018550C2 (de) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | Optoelektronischer Sensor und dessen Verwendung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1366605A CN1366605A (zh) | 2002-08-28 |
| CN100401040C true CN100401040C (zh) | 2008-07-09 |
Family
ID=7638759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB018009174A Expired - Fee Related CN100401040C (zh) | 2000-04-14 | 2001-03-24 | 光电传感器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6822215B2 (zh) |
| EP (1) | EP1287338A1 (zh) |
| CN (1) | CN100401040C (zh) |
| DE (1) | DE10018550C2 (zh) |
| WO (1) | WO2001079819A1 (zh) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004015439A1 (de) * | 2004-03-30 | 2005-06-23 | Robert Bosch Gmbh | Miniaturisierter Gassensor mit integrierter Strahlungsquelle und Detektor |
| DE102004057609B4 (de) * | 2004-11-29 | 2006-10-19 | Lavision Gmbh | Vorrichtung zur Ermittlung von laserinduzierter Emission elektromagnetischer Strahlung von in einem Hohlkörper befindlichen Gasen, Fluiden und Gemischen hieraus |
| DE102006054165B3 (de) * | 2006-11-16 | 2008-04-17 | Tyco Electronics Raychem Gmbh | Langzeitstabile optische Sensoranordnung, insbesondere Wasserstoffsensor, und kombinierte Gassensoranordnung |
| JP5889182B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2016-03-22 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 検体の検出のための光電子法及びデバイス |
| US8558156B2 (en) * | 2010-10-27 | 2013-10-15 | The Boeing Company | Device for capturing and preserving an energy beam which penetrates into an interior of said device and method therefor |
| WO2014055562A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-10 | Justin Payne | Method of monolithically integrated optoelectrics |
| CN104280343B (zh) * | 2013-07-09 | 2018-03-02 | 青岛中一监测有限公司 | 一种用于环境监测传感器的气敏元件及环境监测传感器 |
| US11788970B2 (en) | 2016-02-11 | 2023-10-17 | Honeywell International Inc. | Probing film that absorbs and reacts with gases, with transmitted light for higher gas sensitivity |
| CA3073641A1 (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | Tampereen Korkeakoulusaeaetioe Sr | Optical sensor |
| DE102018200615A1 (de) * | 2018-01-16 | 2019-07-18 | Osram Gmbh | Verfahren zur Detektions eines Gases und Gasdetektionssystem |
| US11881093B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-01-23 | Denso International America, Inc. | Systems and methods for identifying smoking in vehicles |
| US12017506B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-06-25 | Denso International America, Inc. | Passenger cabin air control systems and methods |
| US11636870B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-04-25 | Denso International America, Inc. | Smoking cessation systems and methods |
| US11760169B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Particulate control systems and methods for olfaction sensors |
| US11932080B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-03-19 | Denso International America, Inc. | Diagnostic and recirculation control systems and methods |
| US11760170B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Olfaction sensor preservation systems and methods |
| US11813926B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Denso International America, Inc. | Binding agent and olfaction sensor |
| US11828210B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-28 | Denso International America, Inc. | Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039491A (en) * | 1989-01-27 | 1991-08-13 | Metricor, Inc. | Optical oxygen sensor |
| US5822473A (en) * | 1996-02-29 | 1998-10-13 | Texas Instruments Incorporated | Integrated microchip chemical sensor |
| DE19835769A1 (de) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Bosch Gmbh Robert | Optoelektronischer Gassensor auf der Basis von Optoden |
| DE19845553A1 (de) * | 1998-10-02 | 2000-04-13 | Bosch Gmbh Robert | Brandmelder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5822483A (en) * | 1994-08-12 | 1998-10-13 | Fibotech, Inc. | Double impact mounted ferrule for fiberoptic connector |
| DE19741335C1 (de) * | 1997-09-19 | 1999-06-10 | Bosch Gmbh Robert | Sensormembran einer Optode sowie Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zur Bestimmung von Gasen in Gasgemischen |
-
2000
- 2000-04-14 DE DE10018550A patent/DE10018550C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-24 EP EP01927600A patent/EP1287338A1/de not_active Withdrawn
- 2001-03-24 CN CNB018009174A patent/CN100401040C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-24 WO PCT/DE2001/001148 patent/WO2001079819A1/de active Application Filing
- 2001-03-24 US US10/018,203 patent/US6822215B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039491A (en) * | 1989-01-27 | 1991-08-13 | Metricor, Inc. | Optical oxygen sensor |
| US5822473A (en) * | 1996-02-29 | 1998-10-13 | Texas Instruments Incorporated | Integrated microchip chemical sensor |
| DE19835769A1 (de) * | 1998-08-07 | 2000-02-17 | Bosch Gmbh Robert | Optoelektronischer Gassensor auf der Basis von Optoden |
| DE19845553A1 (de) * | 1998-10-02 | 2000-04-13 | Bosch Gmbh Robert | Brandmelder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1287338A1 (de) | 2003-03-05 |
| US6822215B2 (en) | 2004-11-23 |
| DE10018550C2 (de) | 2003-03-27 |
| US20020148948A1 (en) | 2002-10-17 |
| WO2001079819A1 (de) | 2001-10-25 |
| CN1366605A (zh) | 2002-08-28 |
| DE10018550A1 (de) | 2001-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100401040C (zh) | 光电传感器 | |
| US5157262A (en) | Sensor element for determination of concentration of substances | |
| US10462876B2 (en) | Light emitting diode sensor device including a contoured structure | |
| US7652767B2 (en) | Optical sensor with chemically reactive surface | |
| US5894351A (en) | Fluorescence sensing device | |
| JPS6398548A (ja) | 物質濃度を測定するためのセンサ素子 | |
| US5517313A (en) | Fluorescent optical sensor | |
| US5917605A (en) | Fluorescence sensing device | |
| US6989549B2 (en) | Optical gas sensor | |
| US7602496B2 (en) | Optical sensor with biologically reactive surface | |
| JPH02243944A (ja) | 光学式ガス検知装置 | |
| US6455320B1 (en) | Solar cell sensors, process for their manufacture and their use | |
| Lu | A dual-wavelength method using the BDJ detector and its application to iron concentration measurement | |
| KR20200103482A (ko) | 다종 가스 측정 장치 | |
| US20230076676A1 (en) | Sensing arrangement and corresponding detector device | |
| JP3177425B2 (ja) | 化学発光分析計 | |
| Sevilla III et al. | Optical chemical sensors and biosensors | |
| JPH02259550A (ja) | アルコール濃度検出器 | |
| JPH0493640A (ja) | 光学式ガス検知装置 | |
| MXPA99010459A (en) | Improved fluorescence sensing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080709 Termination date: 20180324 |