DE19625333A1 - Sensor zur Detektion von oxidierender Gase - Google Patents
Sensor zur Detektion von oxidierender GaseInfo
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Description
Es besteht ein Interesse, die Konzentration oxidierbarer Gase, wie z. B.
Ozon, in der Atemluft und/oder in technischen Einrichtung zu kennen.
Die technisch vorbekannten Verfahren nutzen z. B. die Absorption von
Ultraviolett-Licht in mit diesen Gasen angereicherter Luft.
Verschiedentlich kommen Sensorelemente aus homogenem Metalloxid
oder mit Phthalocyanin als sensitiver Schicht zum Einsatz.
UV-Absorptions-Technik ist sehr teuer und bleibt insofern Meßaufgaben
vorbehalten.
Der Einsatz genannter Halbleiter-Sensoren ist insofern eingeschränkt,
als diese Sensoren beheizt werden müssen und eine Heizleistung
zwischen 0.3-1 W benötigen. In Einsatzgebieten, in denen die Kapazität
der Batterie begrenzt ist, kommt ein Einsatz nicht in Frage.
Die Lehre der Erfindung strebt eine sehr preiswerte Methode zur
Detektion oxidierbarer Gase an, bei denen die Notwendigkeit der
Beheizung entfällt.
Dabei macht sich die Erfindung die Beobachtung zunutze, daß manche
elektrische Leiter bei Begasung mit oxidierbaren Gasen selber oxidieren,
wobei das entstehende Oxid elektrisch nicht leitend ist.
Wird ein elektrischer Leiter, z. B. Kohle, so auf einen Träger aufgebracht,
daß ein möglichst großes Verhältnis von Oberfläche und Dicke entsteht
wobei die Kohle elektrisch kontaktiert wird, kann ein ohmscher
Widerstand des Leiters festgestellt werden.
Unter Begasung oxidiert der Leiter, wobei sein elektrischer Widerstand
sich erhöht, weil der Querschnitt des Leiters abnimmt.
Die Widerstandserhöhung je Zeiteinheit kann daher erfindungsgemäß
zur Bestimmung der Gaskonzentration eingesetzt werden.
Da diese Funktion nicht linear ist, soll eine nachgeschaltete
Auswerteelektronik diese Unlinearität rechnerisch korrigieren.
Ein Halbleitersensor besteht im Wesentlichen aus den einzelnen
Körnungen, deren Oberflächen untereinander über einen Schottky-
Übergang in Kontakt stehen. Weiter gibt es einen Übergang zwischen
den Körnungen des Sensormaterials und dem Metall der elektrischen
Kontaktierung.
Es ist aus der P 196 . . . . . bekannt, daß im Wesentlichen
reduzierende Gase, wie Kohlenmonoxid, Kohlewasserstoff-
Verbindungen etc., auf den Bahnwiderstand und auf die Schottky-
Übergänge zwischen den Körnungen einwirken. Oxidierende Gase
verändern dagegen signifikant den Schottky-Übergang zwischen der
metallischen Kontaktierung und dem gassensitiven Material.
Es liegt daher nahe, nicht nur den ohmschen Bahnwiderstand des
oxidierbaren Leiters zur erfindungsgemäßen Bestimmung der
Gaskonzentration heranzuziehen, sondern unter Nutzung der Lehre der
Erfindung P 196 . . . . . auch den besonders für oxidierende Gase
relevanten Übergangswiderstand Halbleiter/Kontakt.
Als gassensitive, leitfähige Substanzen werden z. B. folgende Materialien
vorgeschlagen:
- - Kohle
- - Kohle-Metall-Mischungen
- - Sintermetalle, aufgeschäumte Metalle.
Näheres erläutern die Figuren:
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Sensorelementes, dabei ist
- 1.1 Substrat als Träger
- 1.2 metallische Kontaktierungen
- 1.3 oxidierbare, elektrisch leitfähige Masse.
Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Verlauf des Widerstandes über die Zeit bei
Begasung mit oxidierbaren Gasen.
Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen
Meßschaltung. Dabei ist:
- 3.1. oxidierbare, elektrisch leitfähige Masse
- 3.2. Analog-Digital-Wandler, vorzugsweise NF-Wandler
- 3.3. elektrische Auswerte-Einheit.
Fig. 4 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild eines halbleitenden
Gassensors, dabei ist:
- 4. 1. Massewiderstand
- 4.2 Kontakt-Übergangswiderstand
- 4.3 Kapazitäten an den Schottky-Übergängen der Körnung
- 4.4 Kapazitäten an den Schottky-Übergängen Körnung/Kontakt.
Claims (5)
1. Sensoranordnung zur Detektion oxidierender Gase, bestehend aus
einem mit Kontaktstreifen ausgestattetem Träger, vorzugsweise aus
Keramik oder aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Trägermaterial als gassensitives Material eine Schicht elektrisch
leitendes, oxidierbares Material aufgebracht ist, dessen elektrischer
Widerstand von einer elektrischen Auswerteeinheit erfaßt wird.
2. Sensoranordnung wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektrische Widerstand des sensitiven Materials von der elektrischen
Auswerteeinheit periodisch festgestellt wird, wobei die Differenz der
Meßwerte ein Maß für die Gaskonzentration ist.
3. Sensoranordnung wie Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das
gassensitive Material aus Kohle besteht.
4. Sensoranordnung wie Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das
gassensitive Material aus gesintertem Metall besteht.
5. Sensoranordnung wie Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das
gassensitive Material aus einer Mischung von Kohle und gesintertem
Metall besteht.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19625333A DE19625333A1 (de) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Sensor zur Detektion von oxidierender Gase |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE19625333A1 true DE19625333A1 (de) | 1998-01-02 |
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ID=7797920
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| DE19625333A Withdrawn DE19625333A1 (de) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Sensor zur Detektion von oxidierender Gase |
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|---|---|
| DE (1) | DE19625333A1 (de) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2240814A1 (de) * | 1971-08-19 | 1973-03-08 | Nittan Co Ltd | Gasspuerelement |
-
1996
- 1996-06-25 DE DE19625333A patent/DE19625333A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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