JPH0580012A - 半導体ガス検出素子 - Google Patents
半導体ガス検出素子Info
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- JPH0580012A JPH0580012A JP2438292A JP2438292A JPH0580012A JP H0580012 A JPH0580012 A JP H0580012A JP 2438292 A JP2438292 A JP 2438292A JP 2438292 A JP2438292 A JP 2438292A JP H0580012 A JPH0580012 A JP H0580012A
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- gas
- metal wire
- wire coil
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 Pt線に比べて耐食性などを余り変えずに検
出感度が大きくなるPt合金線を用いた半導体ガス検知
素子を提供する。 【構成】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結
体で包み込んでビード状とし、金属線コイルを加熱用と
電気抵抗値変化検出用電極としたガス検出素子におい
て、金属線コイルをRh,Ir,Niを5〜30%の範
囲で含有したPt合金線で構成し、Pt線単体の金属線
コイルに比べ比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度を向上
させた。
出感度が大きくなるPt合金線を用いた半導体ガス検知
素子を提供する。 【構成】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結
体で包み込んでビード状とし、金属線コイルを加熱用と
電気抵抗値変化検出用電極としたガス検出素子におい
て、金属線コイルをRh,Ir,Niを5〜30%の範
囲で含有したPt合金線で構成し、Pt線単体の金属線
コイルに比べ比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度を向上
させた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SnO2 やZnOなど
を主成分とするガス感応半導体の燒結体で、単一の金属
線コイルを包み込んでビード状にし、前記金属線コイル
を加熱用ヒータ兼燒結体の電気抵抗値変化検出用電極と
して用いる半導体ガス検出素子に関するものである。
を主成分とするガス感応半導体の燒結体で、単一の金属
線コイルを包み込んでビード状にし、前記金属線コイル
を加熱用ヒータ兼燒結体の電気抵抗値変化検出用電極と
して用いる半導体ガス検出素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガス感応半導体は、被検ガス雰囲気中に
おかれると、電気抵抗値変化(多くの場合減少)をひき
起す。その際、ガス吸脱着速度や抵抗値変化を実用的な
大きさで行わせるために、通常は室温よりもかなり高温
(300℃以上の場合が多い)で用いる。したがって、
半導体を用いた実用的なガス検出素子は、半導体を高温
にするための何らかの加熱手段を備えている。
おかれると、電気抵抗値変化(多くの場合減少)をひき
起す。その際、ガス吸脱着速度や抵抗値変化を実用的な
大きさで行わせるために、通常は室温よりもかなり高温
(300℃以上の場合が多い)で用いる。したがって、
半導体を用いた実用的なガス検出素子は、半導体を高温
にするための何らかの加熱手段を備えている。
【0003】さらに、当然のことながら、半導体の抵抗
値変化を検出するために何らかの電極を備えているのは
いうまでもない。このように、半導体式ガス検出素子
は、一般に加熱用ヒータと抵抗変化検出用電極を共に具
備している。
値変化を検出するために何らかの電極を備えているのは
いうまでもない。このように、半導体式ガス検出素子
は、一般に加熱用ヒータと抵抗変化検出用電極を共に具
備している。
【0004】このような二つの機能を単一の金属線コイ
ルで行わせる半導体ガス検出素子として、図4に示すタ
イプのものがある。
ルで行わせる半導体ガス検出素子として、図4に示すタ
イプのものがある。
【0005】図4において、1は金属線コイル、2はガ
ス感応半導体の燒結体、3は金属ピンである。以下、こ
の半導体ガス検出素子の動作について説明する。
ス感応半導体の燒結体、3は金属ピンである。以下、こ
の半導体ガス検出素子の動作について説明する。
【0006】半導体ガス検出素子の加熱は、金属線コイ
ル1に適当な電流を流すことによってなされる。また、
燒結体2の抵抗値変化は、金属線コイル1の両端の抵抗
値、すなわち金属線コイル1と燒結体2の組み合わさっ
た合成的な抵抗値の変化として検出される。以下、この
合成的な抵抗値をセンサ抵抗値Rと呼ぶことにする。
ル1に適当な電流を流すことによってなされる。また、
燒結体2の抵抗値変化は、金属線コイル1の両端の抵抗
値、すなわち金属線コイル1と燒結体2の組み合わさっ
た合成的な抵抗値の変化として検出される。以下、この
合成的な抵抗値をセンサ抵抗値Rと呼ぶことにする。
【0007】今、金属線コイル1のみの抵抗値をRC 、
燒結体2の部分を実効的に金属線コイル1の抵抗値RC
の並列抵抗とみなしたときの抵抗値をRS とすれば、セ
ンサ抵抗値Rは、
燒結体2の部分を実効的に金属線コイル1の抵抗値RC
の並列抵抗とみなしたときの抵抗値をRS とすれば、セ
ンサ抵抗値Rは、
【0008】
【数1】 となる。これを図示すると、図5のようになる。被検ガ
スの存在は、被検ガスによる燒結体2の抵抗値RS の変
化が第(1)式に従うセンサ抵抗値Rの変化として検出
される。
スの存在は、被検ガスによる燒結体2の抵抗値RS の変
化が第(1)式に従うセンサ抵抗値Rの変化として検出
される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなヒータ兼
電極としての金属線コイル1に用いられる線材として
は、耐熱性,耐食性および燒結体2との電気的接触が良
好であるなどの点から、従来はPt線が用いられてい
る。しかし、Pt線は比抵抗が十分に大きくなく、その
ため検出感度が不十分であるという問題点があった。
電極としての金属線コイル1に用いられる線材として
は、耐熱性,耐食性および燒結体2との電気的接触が良
好であるなどの点から、従来はPt線が用いられてい
る。しかし、Pt線は比抵抗が十分に大きくなく、その
ため検出感度が不十分であるという問題点があった。
【0010】本発明は、Pt線と比べて耐食性などを余
り変えずに検出感度が大きく出来るPt合金線を用いた
半導体ガス検出素子を提供することを目的とする。
り変えずに検出感度が大きく出来るPt合金線を用いた
半導体ガス検出素子を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体ガス
検出素子は、単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒
結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ金属
線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電極と
して用いるガス検出素子において、金属線コイルを、R
h,Ir,Niを5〜30%の範囲で含有したPt合金
線で構成したものである。
検出素子は、単一の金属線コイルをガス感応半導体の燒
結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ金属
線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用電極と
して用いるガス検出素子において、金属線コイルを、R
h,Ir,Niを5〜30%の範囲で含有したPt合金
線で構成したものである。
【0012】
【作用】本発明においては、金属線コイルとしてRh,
Ir,Niの含有量が5〜30%であるPt合金線を用
いたので、Pt線単体に比べて耐食性などを余り変えず
に比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度が向上する。
Ir,Niの含有量が5〜30%であるPt合金線を用
いたので、Pt線単体に比べて耐食性などを余り変えず
に比抵抗を大きくとれ、ガス検出感度が向上する。
【0013】
【実施例】本発明の半導体ガス検出素子は、金属線コイ
ルにRh,Ir,Niの含有量が5〜30%であるPt
合金線を用いたものである。以下、金属線材の比抵抗と
抵抗温度係数に分けて本発明の実施例を説明する。
ルにRh,Ir,Niの含有量が5〜30%であるPt
合金線を用いたものである。以下、金属線材の比抵抗と
抵抗温度係数に分けて本発明の実施例を説明する。
【0014】(a) 金属線材の比抵抗 被検ガスによるRS の変化をセンサ抵抗値Rの変化とし
て、できるだけ大きく取り出すためには、RS はRC に
比べて小さいほうが望ましい。しかし、燒結体2の抵抗
値を小さくすることはあまり容易ではないため、RC と
RS のかね合いを適当にするには、RC をできるだけ大
きくする必要がある。そのために、金属線コイル1の線
径を細くしたり巻数を多くすればよいが、それには限度
がある。
て、できるだけ大きく取り出すためには、RS はRC に
比べて小さいほうが望ましい。しかし、燒結体2の抵抗
値を小さくすることはあまり容易ではないため、RC と
RS のかね合いを適当にするには、RC をできるだけ大
きくする必要がある。そのために、金属線コイル1の線
径を細くしたり巻数を多くすればよいが、それには限度
がある。
【0015】そこで、本発明では純Pt線の代わりに、
例えばRhを含むPt合金線を用いれば、図1にあるよ
うに、400℃では線材の比抵抗ρC (400℃)はR
h含有量が5〜30%では純Ptの25%以上、10〜
20%では40%近く増加することが分る。したがっ
て、適当なRh含有量のPt−Ph合金線を用いれば、
被検ガスの存在をセンサ出力として、より効率よく取り
出す利点を有する。
例えばRhを含むPt合金線を用いれば、図1にあるよ
うに、400℃では線材の比抵抗ρC (400℃)はR
h含有量が5〜30%では純Ptの25%以上、10〜
20%では40%近く増加することが分る。したがっ
て、適当なRh含有量のPt−Ph合金線を用いれば、
被検ガスの存在をセンサ出力として、より効率よく取り
出す利点を有する。
【0016】上記はPt−Ph合金線の場合であった
が、この他、Pt−Ir,Pt−Niなどの合金線を用
いることもできる。下記表1にこの発明で用いるPt合
金線の20℃での比抵抗ρC (20℃)をまとめて示
す。
が、この他、Pt−Ir,Pt−Niなどの合金線を用
いることもできる。下記表1にこの発明で用いるPt合
金線の20℃での比抵抗ρC (20℃)をまとめて示
す。
【0017】
【表1】 (b) 金属線材の抵抗温度係数 センサ抵抗値Rの変化を一般にガス検出素子に定電圧を
かけて、または定電流を流して検出する場合、センサ抵
抗値Rの変化に対応して、ガス検出素子における消費電
力が変化してガス検出素子の温度の変化を引き起す。こ
の温度変化を押さえるため、消費電力変化を小さくする
には、RS に比べてRCを小さくすればよいが、あまり
小さくすると先の考察で明らかなように被検ガスによる
RS 変化に基づくRの変化が小さくなるため、いわゆる
ガス検出素子の感度が低くなってしまう。したがって、
RC は単純に小さくするわけにはいかない。また、RC
が適当に大きいときは、RC の抵抗温度係数が大きけれ
ば大きい程、ガス検出素子の消費電力の大きさに影響を
与える。したがって、金属線コイル1には小さな温度係
数を持つ線材を用いるのが望ましい。
かけて、または定電流を流して検出する場合、センサ抵
抗値Rの変化に対応して、ガス検出素子における消費電
力が変化してガス検出素子の温度の変化を引き起す。こ
の温度変化を押さえるため、消費電力変化を小さくする
には、RS に比べてRCを小さくすればよいが、あまり
小さくすると先の考察で明らかなように被検ガスによる
RS 変化に基づくRの変化が小さくなるため、いわゆる
ガス検出素子の感度が低くなってしまう。したがって、
RC は単純に小さくするわけにはいかない。また、RC
が適当に大きいときは、RC の抵抗温度係数が大きけれ
ば大きい程、ガス検出素子の消費電力の大きさに影響を
与える。したがって、金属線コイル1には小さな温度係
数を持つ線材を用いるのが望ましい。
【0018】ところが、Ptの抵抗温度係数は、ニクロ
ム線などの発熱線に比べると非常に大きい(ニクロム線
などの卑金属線は耐食性などの点で使えない)。そこ
で、耐食性などをあまり変えずに、抵抗温度係数αを小
さくするため、合金線コイルの線材として、例えばRh
を含有するPt−Ph合金線を用いることが有効であ
る。
ム線などの発熱線に比べると非常に大きい(ニクロム線
などの卑金属線は耐食性などの点で使えない)。そこ
で、耐食性などをあまり変えずに、抵抗温度係数αを小
さくするため、合金線コイルの線材として、例えばRh
を含有するPt−Ph合金線を用いることが有効であ
る。
【0019】図2にあるように、Ptに対するPhの含
有量の増加とともに、抵抗温度係数α(0〜100℃)
は最初減少し、再び増加する。含有量5〜70%で、α
の値は純Pt線の55%程度であり、含有量10〜60
%では純Pt線の50%以下となる。もし、ガス検出素
子の温度が400℃で用いられていて、被検ガスによっ
て100℃低下したとすると(すなわち300℃になっ
たとすると)、金属線コイル1の抵抗値RC は、図3に
あるように減少する(図にはRC (300℃)/RC
(400℃)で表した)。Pt線なら15.4%の減少
であるが、Rh含有量が5〜65%のPt−Ph線では
11.5%程度であり、含有量10〜15%では、ほぼ
10%以内におさえられている。したがって、適当なR
h含有量のPt−Rh線を用いれば、被検ガスの存在に
よるガス検出素子の温度の変化を抑えることができる。
なお、ZrO2 ,TiO2 などの適当な酸化物が小量
(例えば0.1%)分散添加されたものにおいても、合
金にしたことの効果は同等である。
有量の増加とともに、抵抗温度係数α(0〜100℃)
は最初減少し、再び増加する。含有量5〜70%で、α
の値は純Pt線の55%程度であり、含有量10〜60
%では純Pt線の50%以下となる。もし、ガス検出素
子の温度が400℃で用いられていて、被検ガスによっ
て100℃低下したとすると(すなわち300℃になっ
たとすると)、金属線コイル1の抵抗値RC は、図3に
あるように減少する(図にはRC (300℃)/RC
(400℃)で表した)。Pt線なら15.4%の減少
であるが、Rh含有量が5〜65%のPt−Ph線では
11.5%程度であり、含有量10〜15%では、ほぼ
10%以内におさえられている。したがって、適当なR
h含有量のPt−Rh線を用いれば、被検ガスの存在に
よるガス検出素子の温度の変化を抑えることができる。
なお、ZrO2 ,TiO2 などの適当な酸化物が小量
(例えば0.1%)分散添加されたものにおいても、合
金にしたことの効果は同等である。
【0020】上記はPt−Rh合金線の場合であった
が、この他、Pt−Ir,Pt−Niなどの合金線を用
いることもできる。下記表2に、この発明で用いるPt
合金線の抵抗温度係数αをまとめて示す。
が、この他、Pt−Ir,Pt−Niなどの合金線を用
いることもできる。下記表2に、この発明で用いるPt
合金線の抵抗温度係数αをまとめて示す。
【0021】
【表2】 前記(1),(2)に述べた利点およびRh含有量が3
0%を超えた場合に加工性が悪くなる点から考えて、R
h含有量の実用的な範囲としては5〜30%と思われ
る。また、Pt−Ir,Pt−Niを5〜30%含有さ
せたPt合金線でもほぼ同様な効果が得られた。
0%を超えた場合に加工性が悪くなる点から考えて、R
h含有量の実用的な範囲としては5〜30%と思われ
る。また、Pt−Ir,Pt−Niを5〜30%含有さ
せたPt合金線でもほぼ同様な効果が得られた。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は単
一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結体で包み込ん
で、ビード状とした構造の半導体ガス検出素子におい
て、加熱用ヒータ兼電極として純Pt線を用いる代わり
に、Rh,Ir,Niのいずれか1つを5〜30%含有
するPt合金線を用いたので、金属線コイルの耐熱性,
耐食性などはあまり変えずに、被検ガスの存在をセン
サ出力としてより敏感に取り出すことができる利点と、
ガス雰囲気でのガス検出素子の消費電力の変化を抑制
できる利点を有する。
一の金属線コイルをガス感応半導体の燒結体で包み込ん
で、ビード状とした構造の半導体ガス検出素子におい
て、加熱用ヒータ兼電極として純Pt線を用いる代わり
に、Rh,Ir,Niのいずれか1つを5〜30%含有
するPt合金線を用いたので、金属線コイルの耐熱性,
耐食性などはあまり変えずに、被検ガスの存在をセン
サ出力としてより敏感に取り出すことができる利点と、
ガス雰囲気でのガス検出素子の消費電力の変化を抑制
できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するためのPtに対するRh含有
量と比抵抗との関係を示す図である。
量と比抵抗との関係を示す図である。
【図2】Rhの含有量と抵抗温度係数αの関係を示す特
性図である。
性図である。
【図3】Rh含有量と金属線コイルの抵抗値の300℃
と400℃における比との関係を示す図である。
と400℃における比との関係を示す図である。
【図4】従来の半導体ガス検出素子の一例を示す要部の
構成略図である。
構成略図である。
【図5】図4の等価回路図である。
1 金属線コイル 2 燒結体 3 金属ピン
Claims (1)
- 【請求項1】 単一の金属線コイルをガス感応半導体の
燒結体で包み込んでビード状とした構造を有し、かつ前
記金属線コイルを加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出用
電極として用いるガス検出素子において、前記金属線コ
イルを、Rh,Ir,Niを5〜30%の範囲で含有し
たPt合金線で構成したことを特徴とする半導体ガス検
出素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4024382A JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4024382A JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0580012A true JPH0580012A (ja) | 1993-03-30 |
JPH06103285B2 JPH06103285B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=12136635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4024382A Expired - Lifetime JPH06103285B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 半導体ガス検出素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06103285B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002077306A1 (en) * | 2001-03-21 | 2002-10-03 | Vishay Intertechnology, Inc. | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
US6723280B2 (en) | 2001-04-02 | 2004-04-20 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8701857B2 (en) | 2000-02-11 | 2014-04-22 | Cummins-Allison Corp. | System and method for processing currency bills and tickets |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS517996A (en) * | 1974-06-05 | 1976-01-22 | Nat Res Dev | Gasukenchiho oyobi sonosochi |
JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4024382A patent/JPH06103285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS517996A (en) * | 1974-06-05 | 1976-01-22 | Nat Res Dev | Gasukenchiho oyobi sonosochi |
JPS53102798A (en) * | 1977-02-21 | 1978-09-07 | Shibaura Denshi Seisakushiyo K | Manufacture of gas sensor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002077306A1 (en) * | 2001-03-21 | 2002-10-03 | Vishay Intertechnology, Inc. | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
US7208218B2 (en) | 2001-03-21 | 2007-04-24 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
US6723280B2 (en) | 2001-04-02 | 2004-04-20 | Vishay Vitramon Incorporated | Method of suppressing the oxidation characteristics of nickel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06103285B2 (ja) | 1994-12-14 |
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