JPS5830648A - 半導体ガスセンサ - Google Patents

半導体ガスセンサ

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JPS5830648A
JPS5830648A JP12781281A JP12781281A JPS5830648A JP S5830648 A JPS5830648 A JP S5830648A JP 12781281 A JP12781281 A JP 12781281A JP 12781281 A JP12781281 A JP 12781281A JP S5830648 A JPS5830648 A JP S5830648A
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JP
Japan
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gas
alcohol
semiconductor material
gas sensor
powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP12781281A
Other languages
English (en)
Inventor
Takanobu Noro
野呂 孝信
Hideo Arima
有馬 英夫
Shoichi Iwanaga
昭一 岩永
Akiyoshi Kaneyasu
兼安 晶美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、都市ガス、プロパンガスなど【検知するため
のガスセンtに関するものである。
従来、都市ガス、プロパンガスなどを検知するガスセン
すは、8nO,、ZnO,Fe2O,などの材料を使用
したものが主流である。
しかし、これらガスセンサは、都市ガスの主成分である
CH,、H,、i−C,Hl、やプロパンガスを感応す
るが、同時にアルコール(C,H,OH)蒸気にも強く
感応する。このため、ガスの漏えいの有無にかかわらず
、料理用、軟料用などに日常に用いるアルコール蒸気に
触れただけで、あたかもガスを検知した如き誤検知、誤
動作がある。
本発明は、上記の欠点をなくシ、アルコール蒸気がガス
センサに触れても、誤検知しないガスセンサrt提供す
るにある。
このように改曽したガスセンfを用いれば、プロパンガ
ス、都市ガスなどのガス検知精度やアルコールによるI
I勅作ななくすことができるi本発明の要点は、Iス検
知な防書するアルコール蒸気に対し、アルコール蒸気に
触れれば電気導電率を増す、一般式ABO,(但し、式
中ムはLa、pr、 Nd、8m、Gd、 DFe−1
rのうちカラ選ばれた一種類の希土類元素%BはMn、
F・。
Co、Niのうちから遥ばれた一種類の元素)で表わさ
れるpH半導体物質もしくは一般式ム1−x−8rxe
oO,(但し、式中ムはL a e P r @ Nd
 e &n*Qd、Dy、I?frのうちから選ばれた
一種類の希土類元素であり、!””(Ll〜α4である
)で表わされるP型半導体物質(具体的にはL a N
 i Osなどが挙げられる)に、ガスの成分であるC
H4,H,。
1−C,H,、やプロパンガスに触れれば電気導電率が
減る8110! 、 Zoo、 Fe@0@のうちから
選ばれた一種数のN@牛牛体体物質直列に組会せる。
これによりて、アルコール蒸気による影響が情夫される
ことを基本的特徴としている。
そして、半導体ガス令ンサ位上記のPffi半導体物質
よりなるセンナと、上記のNil半導体物質よりなるセ
ンサを夫々直列につなぎ、・これ管−個のセンサとみな
しても良いが、上記のPII牛導体物質、上記のNil
半導体物質な厚膜技術を用いて同一基板上に形成するな
どして使N目的に合また方法で半導体ガスセンサとする
この際、上記の二つの異なった機能を有するセンサある
いは材料は近接して、直列に組合曽ることが膳ましい・ 以下、本発明を実施例で説明する・ 実施例言 まず、LaNi0.粉末、8sO,粉末t−以以下ノウ
にして作製した・ (II)LaNi0.粉末の作製法 LaNi0.の化学量論的組成となるように、Laおよ
びNiの酌酸埴veiM取し、これ【純水に連節する0
・次に、これを四−メリーエパlレーIの減圧下で濃縮
、乾固し、この乾燥物rt60G℃の空気中で2h加熱
分解する。
次に、これを1000℃の空気中で焼成すると、LaN
l0.の組成である多結晶固形物ができる・これを、ラ
イカイ機で10h粉砕すると、LaNi01の黒色の微
粉末ができる。この微粉末は100℃附近で強い還元性
ガス、たとえばアルフールなどにふれるとLaNi0.
中の酸素が奪われ、M−O−Mの3次元ネットワークが
切断され、電気伝導度が増す0また、アルコール蒸気な
除去すると、再び元゛の酸化物組成比をとるため、元の
導電率を回復する。この原理によってアルコールな検知
することができる。
さらに、上記の黒色の微粉末の特徴は、アルコール蒸気
のみに上記の現象が起り、H,、OH4゜C,H,、i
−C,H,。などのガス種に対しては、全く応答を示さ
ない。
(ロ) 8nO,粉末の作製法 まず、8 n (99,99%)の金属スズをconc
 。
HNO,でJ611する。これによって金属スズは白色
のスズ酸となる。次に、これ管水洗(デカンテーシ謬ン
)して、余分なHNO,を除去する。
次に、このスズ酸の白色沈澱物をエアバス中で蒸発乾固
し、軽く乳鉢でwIまりをこわしたのち廂・700”C
ノ空気中で2b@mしa n iJ@ m * f: 
n 6 。
次に、この8 n O,粉末に1 % tD pd@$
 E混合するため、PdC1,の水溶液を加え、シイカ
イ機で約6h混合したのち600℃の空気中で1h加熱
した。この時pdel、はpa+ct、↑に分解し、8
 n Os粉末の表面にPdの微粉末が均一に分散した
粉末ができる。
以上によりて得たLaN[0,の微粉末と8nO。
粉末を用い、先ずLaNi0.厚膜ガスセンサ、8nO
,厚膜ガスセンサを作製した。
(1)  LaNi0.厚膜ガスセンサの作製前述のL
aNkO,微粉末10gに、エテルセルリースとα−テ
ルピネオールから成る有機ベヒクルf; 6cC加え、
さらに8i−Pd−Zn−Ti系の結晶化ガラスを約1
0wt%加えて、6h1ライカイ*”c”混練し、La
Nl0@ぺ−X)e作27e@このペーストを用いて厚
膜技術により第1図(a)、伽)のLaN10.厚膜ガ
スセンサを作製した。
第1図において、1はアルミナ基板、2はP1電極、墨
はLaNiOs感ガス部、4はPt加熱用ヒー、タであ
る。このとき、印刷スクリーンは525mesh のも
のな用い、焼成は空気中で900℃で行なった・ このようにして得たLaNi0.の厚膜ガスセンサの各
種ガスに対する応答特性(加熱用と−タ電圧4 V (
350℃))は第2図のようであったb但し、第2図に
おいて5はアルコールの応答特性、6はH,、C)l、
 、 C,H,、1−C4H,、の応答特性、7はai
rレベルである。
(2)  8 n O,厚膜ガスセンサの作製8nO,
粉末を用いた以外は、上記(1)と同様にして8nO,
ペーストを作った。次にこのペーストを用い、上記(1
)と同様にして第51i!j(a)、Φ)の8nO,厚
膜ガス竜ンtを作製した。第51ilJにおいて2′は
Pt上部電極、3′は8nO,感ガス部8はP電  下
部電極である。
このようにして得た8nO,厚膜ガス七ンサの各種ガス
の応答特性は第4mの通りであり、アルコールにも感応
した。なお第4図において、9幡ガス(H,、OR,、
CHHHi −C4H1@) 、アルコール共存時の応
答曲線である。
以上のようにして得た2つの機能の興る厚膜ガス七ンサ
の出力部の一方を接近して結合し、これを一つのガスセ
ンサとして用いた。このときの各種ガスに対する応答特
性を第5VIliに示したO このように、アルコールに対する二つの4%−た応答特
性【示す厚膜ガス七ンサを組合せることによって、アル
コールの影響をきわめて少くすることができる。
すなわち、LaNi01ではアルコールに対して抵抗値
が増し、これとiマ反対に8nO,ではアルコールに対
して抵抗値が減する。このため、両者の応答の総量とし
てはアルコールの応答値が打ち消されるため、その影響
が消去される。
このような原理によって、本発明はアルコール蒸気の影
響を受けず、ガス成分のみに(CH。
H,、C,H・、 i −C,Hl、などの混合瞼)感
応する厚膜ガスセンサを作ることができる・ 実施例2 先に述べた二種類の粉末を用いて作つたLaN1p、ペ
ーストと8 n O,ペーストを用い、厚膜技術により
第6図L a N i Osと8no、を同一チップ上
に搭載した厚膜ガスセンサを作つた0但し、第4Wiに
おいて10はPt中間導体である。
このガス)ンサの1aN10..8n01(Dガス応答
特性を別個に測定したら次表のとうりでありたO 表LaN10.,8nO,のガス応答特性らに両者混合
物に対するガス応答特性を第7図に示す@ このように本発明によれば、アルコールのみ場合にはほ
とんど応答な示さず、ガス成分のみの場合に応答し、ま
たガス成分とアルコールの共存時における応答量の増幅
(第2図の曲415)作用も無くすことができる・ このため、本発明によるガスセンナはアルコールによる
誤検知、しいてはガス漏れ警報器の誤動作をも無くすこ
とかでき葛。
【図面の簡単な説明】
t/s1図、第3図、第6図厚膜ガスセンナの構造図、
第2図、第4図、第5図、第7図は厚膜ガスセンサのガ
ス応答曲線である。 5 = LaNiOs a61ガス部、s’−−−8n
o、 IC!ガス部。 T 1 図 代理人弁理士 薄 1)利 串 第2図 カース11度 (7,> 才 3 図 (2) 才4図 vz t> 51tXI  /A ) 才 5 図 ガスヅ1度 (f”fmxto’) 才乙図 甘 7 図 ゲスS度 (洛)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t  pg半導体物質と、Nil半導体物質を組合せた
    ことを特徴とする半導体ガスセンサ。 z  pm半導体物質が一般式ムBO,(但し、式中人
    はLm、 Pr、 Nd、 8m、 Qd、 Dy、 
    1r(Dうちから選ばれた一種類の希土類元素、BはM
    n、Fe、Co、Ns  のうちから運ばれた一種類の
    元素である)で表わされるもの、もしくは一般式A、z
    8rxcoo、(但し、式中AはLm、Pr、Nd、a
    m、Gd、Dy、Br(F)5ちから選ばれた一種類の
    希土類元素であり、3(xα1〜14である)で表わさ
    れたちのてあり、N[半導体物質fil 8nO,、Z
    nO,?@瀧0.)うちから遣ばれた一種類の金属酸化
    物であることな特徴とする特許請求範囲第1項記戦の半
    導体ガスセンナ。 L  Pl[半導体物質がLaNlOsテTo’)、N
    I[半導体物質が8nO,であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体ガス゛七ン賃。
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