KR20050081691A - Method for manufacturing micro-structure catalytic combustion type gas sensor, and gas sensor using the micro-structure catalytic combustion gas sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접촉연소식 센서를 마이크로화하여 보상소자를 구비하는 복합가스센서를 제공함으로써, 반도체식 복합센서보다 정밀하게 가스 반응 패턴을 측정할 수 있는 복합 가스센서를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a composite gas sensor having a compensating element by micronizing a contact combustion sensor to provide a composite gas sensor that can measure a gas reaction pattern more precisely than a semiconductor composite sensor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실리콘 기판 양면에 얇은 절연층을 형성하여 센서기판을 형성하는 단계; 상기 센세기판의 일측 절연층의 중앙부를, 국부적으로 식각하여 윈도우를 형성하여 실리콘 기판이 노출되도록 하는 윈도우 형성단계; 상기 기판에 형성된 윈도우 상부를 가로질러 양측으로 절연층까지 연장되며, 히터, 감지수단 및 전극으로 기능하는 하나의 도선 패턴을 형성하는 도선형성단계; 상기 윈도우 상에 도선패턴이 형성된 기판하부를 식각하여 홈을 형성하는 홈형성단계; 및 상기 도선패턴 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담채를 도포하여 접촉연소식 감지물질을 형성하는 감지물질형성단계를 포함하는 접촉연소식 소형 가스센서 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a sensor substrate by forming a thin insulating layer on both sides of the silicon substrate; A window forming step of forming a window by locally etching a central portion of the insulating layer of the census plate so that the silicon substrate is exposed; A lead forming step extending from the upper side of the window formed on the substrate to the insulating layer on both sides to form a single conductor pattern functioning as a heater, a sensing means and an electrode; A groove forming step of forming a groove by etching a lower portion of the substrate on which the conductive pattern is formed on the window; And a sensing material forming step of forming a contact combustion sensing material by applying a small alumina tin paste having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on the conductive wire pattern. Provided is a method for manufacturing a small gas sensor.
또한, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성되는 두전극; 상기 두 전극을 서로 전기적으로 연결하여 열을 제공하는 히터, 가스감지수단으로 각용하는 하나의 도선; 상기 도선 상부에 촉매를 고분산(high dispersion)시킨 패이스트 형태의 ㅅ형 알루미나 담채를 도포하여 형성되는 접촉연소 가스감지물질; 및 상기 도선 하부의 기판에 식각 형성되어, 센서의 열효율을 증가시키는 홈을 포함하는 가스센서를 제공한다.In addition, the present invention is a substrate; Two electrodes formed on the substrate; A conductor for electrically connecting the two electrodes to each other to provide heat, and one wire for gas sensing means; A contact combustion gas sensing material formed by applying a paste-type alumina tin paste having a high dispersion of a catalyst on the conductive wire; And a groove formed on the substrate under the conductive line to increase the thermal efficiency of the sensor.
또한, 본 발명은 상기의 가스센서와 같이 접촉연소식 가스감지수단과 반도체식 가스감지수단이 복합된 복합센서를 이용하는 가스감지방법에 있어서, 초기 작동환경에서, 반도체식 가스감지부가 작동하는 반도체식 가스감지부 작동단계; 반도체식 가스감지부를 통해 측정가스의 유무를 확인하는 가스확인단계; 및 상기 가스확인 단계에서 측정가스가 감지되면 접촉연소식 가스감지부, 반도체식 가스감지부 모두를 작동시키는 센서 작동단계를 포함하는 가스감지방법을 제공한다.In addition, the present invention is a gas detection method using a composite sensor in which a contact combustion gas sensing means and a semiconductor gas sensing means are combined as in the gas sensor, in the initial operating environment, a semiconductor gas sensing unit is operated Gas detector operating step; Gas confirmation step of confirming the presence or absence of the measurement gas through the semiconductor gas detection unit; And a sensor operation step of operating both the contact combustion type gas detection unit and the semiconductor type gas detection unit when the measurement gas is detected in the gas checking step.
Description
본 발명은 접촉연소식 소형 가스센서의 제조방법 및 이를 이용한 복합센서에 관한 것으로서, 특히, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 접촉연소식 소형 가스센서 제조방법, 이를 이용하여 제작되는 접촉연소식 소형 가스센서를 이용한 단일 및 복합 가스센서 및 이를 이용한 가스 감지방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a contact combustion small gas sensor and a composite sensor using the same, and in particular, to a method of manufacturing a contact combustion small gas sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, and The present invention relates to a single and multiple gas sensors using a small gas sensor and a gas sensing method using the same.
일반적으로 접촉연소식 가스센서는 가연성 가스의 검지에 사용되는 것으로서 검지가스가 연소하는 열이 소자의 온도를 높임으로써 생기는 발열선(백금선)의 변화를 이용하는 감지소자이다. 기존의 접촉연소식 가스센서는 비드(bead)형의 큰 검지표면을 가지고 있어서 이를 발열시키는데 많은 전력이 필요할 뿐만 아니라, 구조체 생산 및 검지체를 올리는데 모두 수작업에 의해서 생산되어 오고 있다.In general, the contact combustion gas sensor is used to detect flammable gas, and is a sensing device that uses a change in heating wire (platinum wire) generated by the heat of the detection gas to increase the temperature of the device. Conventional contact combustion gas sensor has a large detection surface of the bead (bead) type, not only requires a lot of power to generate heat, but also has been produced by hand for both the structure production and raising the detector.
일반적으로 가스센서의 종류는 가스 검출 방식에 따라, 반도체식, 접촉연소식, 갈바니식, 정전위 전해질식, 광섬유 가스센서 등으로 나뉜다. 각각의 가스센서는 가스의 종류 및 농도에 따라 그 사용이 달라진다.In general, the type of gas sensor is divided into semiconductor type, contact combustion type, galvanic type, electrostatic potential electrolyte type, optical fiber gas sensor and the like according to the gas detection method. Each gas sensor has different uses depending on the type and concentration of gas.
따라서, 단일 가스센서를 사용하게 되면, 장시간 사용시 신호의 변동이 일어나 경보기나 계측기의 성능이 저하되고 오동작이 일어나는 문제점이 있었다.Therefore, when using a single gas sensor, there is a problem that the signal fluctuates when used for a long time, the performance of the alarm or measuring instrument is degraded and malfunction occurs.
특히, 접촉연소식 가스센서만을 사용하는 경우 장기 사용시 촉매의 산화 및 피독(Poisoning)현상에 의하여 오작동이 일어날 수 있고 수명이 짧아지는 문제점이 있었다. 즉, 접촉연소식 가스센서는 700℃ 내지 800℃의 고온에서 작동하기 때문에 통상적인 방식으로 소형화 하게 되면, 고온 상태에서 기판이 손상되어 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있기 때문에, 소형화에 어려움이 있었다.In particular, in the case of using only a catalytic combustion gas sensor, there is a problem in that malfunction may occur due to oxidation and poisoning of the catalyst in a long-term use and the life thereof is shortened. That is, since the contact combustion gas sensor operates at a high temperature of 700 ° C. to 800 ° C., when it is miniaturized in a conventional manner, there is a problem that the substrate may be damaged in a high temperature state and the life may be shortened. .
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 반도체식 센서를 복합적으로 사용하는 복합센서가 대두되었다. 즉, 여러가지 촉매를 이용하여 가스 감지 종류의 선택성을 증가시키는 방법이다. 이하, 도1을 참조하여 종래기술에 따른 복합센서를 설명한다.In order to solve the above problems, conventionally, a composite sensor using a semiconductor sensor in combination has emerged. That is, a method of increasing the selectivity of the gas detection type using various catalysts. Hereinafter, a composite sensor according to the related art will be described with reference to FIG. 1.
도1은 종래 기술에 따른 반도체식 가스센서를 어레이(array) 방식으로 복합시킨 반도체식 복합센서의 일실시예 구성을 도시한 사시도이다. 도1은 복합 가스센서의 감지소자로서 반도체식 가스센서를 사용하였다.1 is a perspective view showing an embodiment of a semiconductor composite sensor in which a semiconductor gas sensor according to the prior art is composited in an array manner. 1 illustrates a semiconductor gas sensor as a sensing element of a composite gas sensor.
도1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 반도체식 가스센서가 복합된 복합센서는 알루미나 기판(10); 상기 알루미나 기판(10)의 상부에 위치되는 서로 다른 종류의 복수개의 센서 촉매로서의 감지물질(40); 상기 감지물질(40)의 저항변화를 측정하기 위한 복수개의 전극(30); 및 상기 감지 물질에 열을 공급하는 백금 히터(20)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a composite sensor including a semiconductor gas sensor according to the related art includes an alumina substrate 10; A sensing material 40 as a plurality of different types of sensor catalysts positioned on the alumina substrate 10; A plurality of electrodes 30 for measuring a change in resistance of the sensing material 40; And a platinum heater 20 for supplying heat to the sensing material.
즉, 복수개의 서로 다른 가스를 감지할 수 있는 복수개의 감지 물질을 복합적으로 하나의 센서에 집적시킴으로써, 가스를 감지하는데 있어서, 반도체식 센서의 가스에 대한 선택성을 증가시킬 수 있는데 주안점을 둔 것이다. In other words, by integrating a plurality of sensing materials capable of detecting a plurality of different gases into a single sensor, a gas-sensitive sensor may increase selectivity with respect to a gas in sensing a gas.
그러나 상기와 같은 방식은 동종 감지 물질에 촉매만을 달리하여 집적한 것이기 때문에, 각각의 단위체들이 유사한 가스반응 패턴을 보이므로 가스의 농도에 따른 정밀한 정량화 및 선택성을 가지기 어려운 문제점이 있었다. However, the above-described method has a problem in that it is difficult to have precise quantification and selectivity according to the concentration of gas since each unit has a similar gas reaction pattern because only the catalyst is integrated in the same type of sensing material.
또한, 가스 센서 형식에 따른 특징에 있어서, 반도체식 센서는 반 영구적으로 오래동안 사용할 수 있다는 장점이 있으나, 접촉연소식 가스센서에 비해 그 정밀도가 떨어지기 때문에, 접촉연소식 가스센서보다 측정치의 신뢰도가 떨어지는 또 다른 문제점이 있었다.In addition, in the characteristics according to the gas sensor type, the semiconductor sensor has the advantage that it can be used for a long time semi-permanently, but the accuracy of the measurement is more reliable than the contact combustion gas sensor because its accuracy is inferior to that of the contact combustion gas sensor There was another issue with falling.
또한, 상기와 같은 센서를 사용하기 위하여, 카오스(chaos), 패턴인식 등의 어려운 알고리즘 기술이 사용되는 문제점이 있다.In addition, in order to use the sensor as described above, there is a problem that difficult algorithm techniques such as chaos and pattern recognition are used.
또한, 상기와 같은 복합센서는 각 가스센서들의 백금 히터를 구동하기 위해서 많은 전력이 소모되는 또 다른 문제점이 있었다.In addition, the complex sensor as described above has another problem that a lot of power is consumed to drive the platinum heater of each gas sensor.
또한, 접촉연소식 가스센서를 소형화하기 어렵기 때문에, 접촉연소식 가스센서를 이용한 복합센서를 제조하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, since it is difficult to miniaturize the contact combustion gas sensor, there is a problem that it is difficult to manufacture a complex sensor using a contact combustion gas sensor.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 소형화된 접촉연소식 센서를 제공하고, 상기 접촉연소식 센서를 반도체식 센서와 복합된 복합가스센서를 제공함으로써, 단일 센서를 사용하는 경우보다 향상된 감지 성능을 제공하며, 반도체식 복합센서보다 정밀하게 가스 반응 패턴을 측정할 수 있는 복합 가스센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, by providing a miniaturized contact combustion sensor, and providing a composite gas sensor in which the contact combustion sensor is combined with a semiconductor sensor, thereby using a single sensor. The purpose of the present invention is to provide a composite gas sensor that provides improved sensing performance than that of a semiconductor sensor and can accurately measure gas response patterns than a semiconductor composite sensor.
또한, 반도체식 가스센서와 접촉연소식 가스센서를 복합시키되, 일반적인 상태에서는 반도체식 센서를 작동 시키고, 가스가 인식되는 경우, 접촉 연소식 센서를 이용하여 가스반응 패턴을 측정하는 가스 감지방법을 사용하여, 센서의 수명을 연장시키고, 그 감지 성능도 정밀한 복합 가스센서를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. In addition, a semiconductor gas sensor and a contact combustion gas sensor are combined, but in a general state, a semiconductor sensor is operated, and when a gas is recognized, a gas detection method of measuring a gas reaction pattern using a contact combustion sensor is used. Therefore, it is another object to provide a complex gas sensor that extends the life of the sensor and the detection performance is also precise.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실리콘 기판 양면에 얇은 절연층을 형성하여 센서기판을 형성하는 단계; 상기 센세기판의 일측 절연층의 중앙부를, 국부적으로 식각하여 윈도우를 형성하여 실리콘 기판이 노출되도록 하는 윈도우 형성단계; 상기 기판에 형성된 윈도우 상부를 가로질러 양측으로 절연층까지 연장되며, 히터, 감지수단 및 전극으로 기능하는 하나의 도선 패턴을 형성하는 도선형성단계; 상기 윈도우 상에 도선패턴이 형성된 기판하부를 식각하여 홈을 형성하는 홈형성단계; 및 상기 도선패턴 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담채를 도포하여 접촉연소식 감지물질을 형성하는 감지물질형성단계를 포함하는 접촉연소식 소형 가스센서 제조방법을 제공한다. 이때, 상기 홈형성단계에서, 상기 홈은 기판을 알칼리 수용액에 침지시켜 윈도우를 통하여 노출된 실리콘 기판이 알칼리 수용액에 의해 식각되어 형성될 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a sensor substrate by forming a thin insulating layer on both sides of the silicon substrate; A window forming step of forming a window by locally etching a central portion of the insulating layer of the census plate so that the silicon substrate is exposed; A lead forming step extending from the upper side of the window formed on the substrate to the insulating layer on both sides to form a single conductor pattern functioning as a heater, a sensing means and an electrode; A groove forming step of forming a groove by etching a lower portion of the substrate on which the conductive pattern is formed on the window; And a sensing material forming step of forming a contact combustion sensing material by applying a small alumina tin paste having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on the conductive wire pattern. Provided is a method for manufacturing a small gas sensor. At this time, in the groove forming step, the groove may be formed by immersing the substrate in an aqueous alkali solution, the silicon substrate exposed through the window is etched by the aqueous alkali solution.
또한, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성되는 두전극; 상기 두 전극을 서로 전기적으로 연결하여 열을 제공하는 히터, 가스감지수단으로 각용하는 하나의 도선; 상기 도선 상부에 촉매를 고분산(high dispersion)시킨 패이스트 형태의 ㅅ형 알루미나 담채를 도포하여 형성되는 접촉연소 가스감지물질; 및 상기 도선 하부의 기판에 식각 형성되어, 센서의 열효율을 증가시키는 홈을 포함하는 가스센서를 제공한다.In addition, the present invention is a substrate; Two electrodes formed on the substrate; A conductor for electrically connecting the two electrodes to each other to provide heat, and one wire for gas sensing means; A contact combustion gas sensing material formed by applying a paste-type alumina tin paste having a high dispersion of a catalyst on the conductive wire; And a groove formed on the substrate under the conductive line to increase the thermal efficiency of the sensor.
또한, 본 발명은 상기 가스센서를 이용하여 복합가스센서를 구현하도록, 상기 기판 상에 형성되는 하나 이상의 추가 전극; 상기 전극들 중 인접한 전극을 서로 전기적으로 연결하여 열을 제공하는 히터, 가스감지 및 전극으로 작용하는 하나 이상의 추가 도선; 상기 각 도선들 상부에 촉매를 고분산(high dispersion)시킨 알루미나 담채를 도포하여 형성되는 하나 이상의 추가적인 접촉연소 가스감지물질; 및 상기 추가된 도선 하부의 기판에 식각 형성되는 홈을 더 포함하는 가스센서를 제공한다.In addition, the present invention comprises one or more additional electrodes formed on the substrate to implement a composite gas sensor using the gas sensor; One or more additional conductors acting as heaters, gas sensing and electrodes to electrically connect adjacent ones of the electrodes to provide heat; At least one additional contact combustion gas sensing material formed by applying a high dispersion of alumina tin on the conductive wires; And a groove formed by etching the substrate under the added conductive line.
또한, 본 발명은 상기의 가스센서에서, 기판 상에 형성되는 하나 이상의 추가 전극; 상기 전극들 중 인접한 전극을 서로 전기적으로 연결하여 열을 제공하는 히터 및 가스감지의 작용하는 하나 이상의 추가 도선; 상기 도선들 중 다른 일부 상에 백금(Pt)를 첨가한 산화물 반도체를 도포하고 소결한 하나 이상의 반도체식 감지물질; 상기 반도체식 감지물질의 저항을 측정하기 위한 저항감지선을 구비하는 저항감지전극; 및 상기 추가된 도선 하부의 기판에 식각 형성되는 홈을 더 포함하여, 반도체식 가스센서와 접촉연소식 가스센서를 복합구현할 수 있다.In addition, the present invention, the gas sensor, at least one additional electrode formed on the substrate; At least one additional conducting wire acting as a heater and gas sensing electrically connecting adjacent ones of the electrodes to each other to provide heat; At least one semiconductor sensing material coated and sintered with an oxide semiconductor to which platinum (Pt) is added on another part of the wires; A resistance sensing electrode having a resistance sensing line for measuring resistance of the semiconductor sensing material; And a groove formed in the substrate under the added conductive line, thereby implementing a semiconductor gas sensor and a contact combustion gas sensor.
상기 접촉연소식 감지물질의 촉매는 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 또는 백금과 팔라듐의 합성물 중 어느 하나 이상일 수 있고, 이때, 상기 도선은 백금으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 기판은 실리콘으로 이루어질 수 있다.The catalyst of the catalytically flammable sensing material may be any one or more of platinum (Pt), palladium (Pd) or a composite of platinum and palladium, wherein the conductive wire is preferably made of platinum, and the substrate may be made of silicon. have.
또한, 본 발명은 상기의 가스센서와 같이 접촉연소식 가스감지수단과 반도체식 가스감지수단이 복합된 복합센서를 이용하는 가스감지방법에 있어서, 초기 작동환경에서, 반도체식 가스감지부가 작동하는 반도체식 가스감지부 작동단계; 반도체식 가스감지부를 통해 측정가스의 유무를 확인하는 가스확인단계; 및 상기 가스확인 단계에서 측정가스가 감지되면 접촉연소식 가스감지부, 반도체식 가스감지부 모두를 작동시키는 센서 작동단계를 포함하는 가스감지방법을 제공한다.In addition, the present invention is a gas detection method using a composite sensor in which a contact combustion gas sensing means and a semiconductor gas sensing means are combined as in the gas sensor, in the initial operating environment, a semiconductor gas sensing unit is operated Gas detector operating step; Gas confirmation step of confirming the presence or absence of the measurement gas through the semiconductor gas detection unit; And a sensor operation step of operating both the contact combustion type gas detection unit and the semiconductor type gas detection unit when the measurement gas is detected in the gas checking step.
이때, 측정된 가스의 농도 등 측정치를 마이크로프로세스 등을 통하여 정량화 시키는 측정치 정량화 단계; 및 작업자가 상기의 정량화된 결과를 확인할 수 있도록 디스플레이하는 디스플레이단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the measurement value quantification step of quantifying the measured value, such as the concentration of the measured gas through a microprocess; And it is preferable to further include a display step for displaying so that the operator can confirm the above quantified results.
이하 도2a 내지 도6을 참조로 하여 본 발명에 따른 접촉연소식 소형 가스센서 및 이를 이용한 복합가스센서를 상세히 설명한다.With reference to Figures 2a to 6 will be described in detail the contact combustion type small gas sensor and the composite gas sensor using the same in detail.
도2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 접촉연소식 소형 가스센서를 제조하는 과정을 도시한 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a contact combustion small gas sensor according to the present invention.
도2a 내지 도2e에 도시된 바와 같이, 본 실시예에는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 접촉연소식 소형 가스센서 제조방법으로서, 실리콘 기판(102) 양면에 전체적으로 0.1 내지 10 미크론, 특히, 2미크론의 절연층(101, 103)을 형성하여 센서기판(100)을 형성하는 단계(도2a); 상기 센서기판(100)의 일측 절연층(101)의 중앙부를, 포토리소그래피 등의 식각 공법으로, 국부적으로 식각하여 윈도우(104)를 형성하여 실리콘 기판(102)의 일측 일부분이 노출되도록 하는 윈도우 형성단계(도2b); 상기 기판(100)에 형성된 윈도우(104)상부를 가로질러 양측으로 절연층까지 연장되며, 히터, 감지수단 및 전극으로 기능하는 하나의 도선 패턴(130)을 형성하는 도선형성단계(도2c); 상기 윈도우(104) 상에 도선패턴(130)이 형성된 기판(100)을 알칼리 수용액에 침지시켜 윈도우(104)를 통하여 노출된 실리콘 기판(102)의 일측 일부분이 알칼리 수용액에 의해 식각되어 상기 도선 패턴(130) 하부에 홈(110)을 형성하는 홈형성단계(도2d); 및 상기 도선패턴(130) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담체를 도포하여 형성되는 감지물질(106)형성단계를 포함하는 접촉연소식 소형 가스센서 제조방법을 제공한다.As shown in Figures 2a to 2e, in the present embodiment, a method of manufacturing a small-combustion gas sensor using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, which is 0.1 to 10 microns overall on both surfaces of the silicon substrate 102, in particular, Forming a sensor substrate 100 by forming insulating layers 101 and 103 of 2 microns (FIG. 2A); The center portion of one side of the insulating layer 101 of the sensor substrate 100, by using an etching method such as photolithography, locally etched to form a window 104 to expose a portion of one side of the silicon substrate 102 Step (Fig. 2b); A conducting wire forming step (FIG. 2C) for forming one conducting pattern 130 extending across the upper part of the window 104 formed on the substrate 100 to the insulating layer and functioning as a heater, a sensing means and an electrode; A portion of one side of the silicon substrate 102 exposed through the window 104 is etched by the aqueous alkali solution by immersing the substrate 100 having the conductive pattern 130 formed on the window 104 in an aqueous alkali solution. A groove forming step of forming a groove 110 in the lower portion (130) (FIG. 2D); And a sensing material 106 formed by applying a paste-type small alumina carrier having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) or palladium (Pd) on the conductive pattern 130. Provided is a method for manufacturing a small gas sensor.
또한, 본 발명에 따른 가스센서의 제1실시예는 상기의 방법을 이용하여, 기판(100); 상기 기판 상에 형성되는 제1 및 제2전극(120, 121); 상기 두 전극을 서로 전기적으로 연결하여 열을 제공하는 히터, 가스감지수단으로 작용하는 도선패턴인 제1백금도선(130); 상기 도선 상부에 촉매를 고분산(high dispersion)시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담채를 도포하여 형성되는 접촉연소 가스감지물질(106); 및 상기 도선 하부의 기판에 식각 형성되어, 센서의 열효율을 증가시키는 홈(110)을 포함하는 가스센서를 제공한다.In addition, the first embodiment of the gas sensor according to the present invention, using the above method, the substrate 100; First and second electrodes 120 and 121 formed on the substrate; A first platinum conducting wire 130 which is a conducting wire pattern acting as a heater and a gas sensing means by electrically connecting the two electrodes to provide heat; A contact combustion gas sensing material 106 formed by applying a paste of a small alumina paste having a high dispersion of a catalyst having a high dispersion on the conductive wire; And a groove 110 formed on the substrate under the conductive wire to increase the thermal efficiency of the sensor.
즉, 상기의 홈(110)에 의하여 열효율이 증가되기 때문에, 접촉연소식 가스감지를 저전력으로 수행할 수 있고, 고온에 의해 기판의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있어서, 소형으로 접촉연소 가스센서를 구현할 수 있게 되는 것이다.That is, since the thermal efficiency is increased by the groove 110, the contact combustion gas detection can be performed at low power, and the life of the substrate can be prevented from being shortened due to the high temperature. Will be able to implement
도3은 보상소자를 구비한 접촉연소식 가스센서의 제2실시예 구성을 도시한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of a second embodiment of a contact combustion gas sensor with a compensation element.
도3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기의 제1실시예에의 가스센서에서, 기판(100)상에, 제3전극(122); 상기 기판(100)의 전극들 중 제2전극(121)과 제3전극(122)를 연결하는 제2백금도선; 상기 제2백금도선(131) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 알루미나 담체를 도포하여 형성되는 제2접촉연소 감지물질(107); 상기 제2백금도선(131) 하부에 식각 형성되어 센서의 열효율을 증가시키는 홈(111)을 더 포함하는 복합센서를 제공한다.As shown in Fig. 3, in the present embodiment, in the gas sensor of the first embodiment, on the substrate 100, a third electrode 122; A second platinum lead connecting the second electrode 121 and the third electrode 122 among the electrodes of the substrate 100; A second contact combustion sensing material 107 formed by applying an alumina carrier having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on the second platinum conductive wire 131; The second sensor provides a complex sensor further comprises a groove 111 formed on the lower platinum lead wire 131 to increase the thermal efficiency of the sensor.
즉, 상기 백금도선(130, 131)에 전류를 공급하여 소정온도, 바람직하게는 200℃ ~ 400℃ 정도로 유지하면, 가연성 가스가 유입되는 경우 상기 감지수단 즉, 홈(110, 111)의 표면에서 산화되어 감지막의 온도가 상승함으로써, 도선내의 저항을 증가시키는데 이러한 저항의 변화는 가스농도에 선형적으로 비례하기 때문에, 감지되는 가스의 농도를 측정할 수 있게 된다. 이러한 감지수단이 복수개로 이루어짐으로써, 각 감지수단에서 측정된 값을 서로 보상하여 더욱 정밀하게 측정할 수 있는 것이다. That is, when the current is supplied to the platinum wires 130 and 131 and maintained at a predetermined temperature, preferably 200 ° C. to 400 ° C., when flammable gas is introduced, the sensing means, that is, on the surfaces of the grooves 110 and 111. As the temperature of the sensing film is oxidized to increase, the resistance in the conductor increases, and since the change of the resistance is linearly proportional to the gas concentration, the concentration of the detected gas can be measured. By the plurality of such sensing means, it is possible to measure more precisely by compensating the values measured in each sensing means with each other.
본 실시예에 따른 복합센서는 두개의 감지물질(106, 107)을 포함하지만 이것은 기본적인 단위로서 발명의 요지를 설명하기 위한 것이므로, 이에 한정되지 않고 더 많은 감지물질이 부가될 수 있다. 따라서, 복수개의 감지물질에 의해 더욱 정밀하게 측정값을 보상할 수 있고, 또한, 다양한 감지수단에 다양한 촉매를 사용함으로써, 더 많은 종류의 가스를 감지할 수 있다.The composite sensor according to the present embodiment includes two sensing materials 106 and 107, but since this is to explain the gist of the invention as a basic unit, more sensing materials may be added thereto. Therefore, the measurement value can be compensated more precisely by the plurality of sensing materials, and by using various catalysts in various sensing means, more kinds of gases can be sensed.
도4 및 도5는 접촉연소식 가스센서와 반도체식 가스센서를 하나의 센서에 복합시킨 본 발명에 따른 가스센서의 제3 및 제4실시예 구성을 도시한 개념도이다. 4 and 5 are conceptual views showing the configuration of the third and fourth embodiments of the gas sensor according to the present invention in which the contact combustion gas sensor and the semiconductor gas sensor are combined into one sensor.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예는 상기의 제1실시예에서, 반도체식 감지수단을 더 부착한 형태이며, 그 구성은 제1전극(220), 제2전극(221), 제3전극(222) 및 제4전극(223)을 구비하는 실리콘기판(200); 상기 기판(200)의 제1전극(220)과 제2전극(221)을 연결하는 제1백금도선(230); 상기 제2전극(221)과 제3전극(222)를 연결하는 제2백금도선(231); 상기 제1백금도선(230) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담체를 도포하여 형성되는 접촉연소식 감지물질(206); 상기 제2백금도선(231) 상부에 백금(Pt) 촉매를 첨가한 산화물 반도체를 도포하고 소결한 반도체식 감지물질(207); 및 상기 반도체식 감지물질의 저항을 측정하기 위하여 상기 제4전극(223)에서 연장되어 반도체식 감지물질(207)에 접촉하도록 형성되는 저항감지선(232); 상기 제1 및 제2백금 도선(230, 231) 하부에 식각 형성되는 제1 및 제2홈(210, 211)을 포함하는 복합가스센서를 제공한다. As shown in Fig. 4, the third embodiment of the present invention is in a form in which the semiconductor sensing means is further attached in the first embodiment, and its configuration is the first electrode 220 and the second electrode 221. A silicon substrate 200 having a third electrode 222 and a fourth electrode 223; A first platinum conductor 230 connecting the first electrode 220 and the second electrode 221 of the substrate 200; A second platinum conductive line 231 connecting the second electrode 221 and the third electrode 222; A contact combustion sensing material 206 formed by applying a paste of a small alumina carrier having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on the first platinum conductive wire 230; A semiconductor sensing material 207 coated and sintered with an oxide semiconductor containing a platinum (Pt) catalyst on the second platinum conductive wire 231; And a resistance sensing line 232 extending from the fourth electrode 223 to be in contact with the semiconductor sensing material 207 to measure the resistance of the semiconductor sensing material. The present invention provides a composite gas sensor including first and second grooves 210 and 211 that are etched under the first and second platinum wires 230 and 231.
상기 제4전극(223)은 다른 전극들과 같이 열을 제공하기 위한 전극이 아니라, 저항 감지선과 연결되어 반도체식 감지수단(211)의 저항을 측정하는 저항 측정 전극이다.The fourth electrode 223 is not an electrode for providing heat like other electrodes, but is a resistance measuring electrode connected to a resistance sensing line to measure resistance of the semiconductor sensing means 211.
이러한 구성은 반도체식과 접촉연소식 가스센서를 복합시킴으로써 각 방식의 장점을 하나의 센서에서 구현할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 반도체식 가스센서의 장점으로는 저농도에서 출력변화가 크다는 점, 초기 안정화 시간이 적게 걸린다는 점, 수명이 반 영구적이라는 점, 저전력으로 사용가능하다는 점 등이 있고, 접촉연소식 가스센서는 검출정밀도가 높다는 점, 주위온도 또는 습도에 의한 영향이 작다는 점 등의 장점이 있는데, 이러한 반도체식 가스센서의 내구성과 접촉연소식 가스센서의 정밀성을 모두 구비하는 가스센서를 구현한 것이다. 이러한 가스센서의 감지 방법은 도6를 참조하여 추후 설명한다.Such a configuration can realize the advantages of each type in one sensor by combining a semiconductor type and a contact combustion type gas sensor. That is, as described above, the advantages of the semiconductor gas sensor include a large output change at low concentration, a small initial stabilization time, a semi-permanent life, and low power consumption. Combustion type gas sensor has advantages such as high detection accuracy and small influence by ambient temperature or humidity. The gas sensor has both durability of semiconductor gas sensor and precision of contact combustion gas sensor. It is an implementation. The sensing method of such a gas sensor will be described later with reference to FIG. 6.
도5는 본 발명의 제4실시예로서 상기 제2실시예에의 접촉연소식 감지수단의 측정치를 보상할 수 있도록 보상수단으로서의 접촉연소식 감지수단을 부가시킨 것이다. 즉, 제2실시예와 제3실시예의 결합이라고 할 수 있다.FIG. 5 is a fourth embodiment of the present invention in which contact combustion detection means is added as a compensation means to compensate the measured value of the contact combustion detection means in the second embodiment. In other words, it can be said to be a combination of the second embodiment and the third embodiment.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에서는 제1전극(320), 제2전극(321), 제3전극(322), 제4전극(323) 및 제5전극(324)을 구비하는 실리콘기판(300); 상기 기판(300)의 제1전극(320)과 제2전극(321)을 연결하는 제1백금도선(330); 상기 제2전극(321)과 제3전극(222)을 연결하는 제2백금도선(331); 상기 제3전극(322)과 제4전극(323)을 연결하는 제3백금도선(332); 상기 제1백금도선(330) 상부에 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담채를 도포하여 형성되는 제1접촉연소식 감지물질(306); 상기 제2백금도선(331) 상부에 백금, 팔라듐 등의 촉매를 고분산시킨 패이스트 형태의 소형 알루미나 담체를 도포하여 형성되는 제2접촉연소식 감지물질(307); 상기 제3백금도선(332) 상부에 촉매를 첨가한 산화물 반도체를 도포하고 소결한 반도체식 감지물질(308); 상기 반도체식 감지수단의 저항을 측정하기 위하여 상기 제5전극(324)에서 연장되어 반도체식 감지수단(312)에 접촉하도록 형성되는 저항감지선(333); 및 상기 제1 내지 제3백금도선(330, 331, 332) 하부에 식각 형성되어 열효율을 증가시키는 제1, 제2, 제3홈(310, 311, 312)을 포함하는 복합가스센서를 제공한다. As shown in FIG. 5, in the third embodiment of the present invention, the first electrode 320, the second electrode 321, the third electrode 322, the fourth electrode 323, and the fifth electrode 324. Silicon substrate 300 having a; A first platinum conductor 330 connecting the first electrode 320 and the second electrode 321 of the substrate 300; A second platinum conductive line 331 connecting the second electrode 321 and the third electrode 222; A third platinum conductor 332 connecting the third electrode 322 and the fourth electrode 323; A first contact combustion sensing material 306 formed by applying a paste of a small alumina tin paste having a high dispersion of a catalyst such as platinum (Pt) and palladium (Pd) on the first platinum conductive wire 330; A second contact combustion sensing material 307 formed by applying a paste of a small alumina carrier having a high dispersion of a catalyst such as platinum or palladium on the second platinum conductive wire 331; A semiconductor sensing material 308 coated with an oxide semiconductor including a catalyst on the third platinum conductive wire 332 and sintered; A resistance sensing line 333 extending from the fifth electrode 324 to be in contact with the semiconductor sensing means 312 to measure the resistance of the semiconductor sensing means; And first, second, and third grooves 310, 311, and 312 formed on the first to third platinum conductive wires 330, 331, and 332 to increase thermal efficiency. .
즉, 제2실시예에서는 접촉연소식 감지물질을 하나만 구비시킨 반면에, 제3실시예에서는 상기 제2접촉연소식 감지물질(311)을 더 부가시킴으로써, 보상소자로서의 기능을 함으로써, 더욱 정밀한 측정을 수행할 수 있게 된다. That is, in the second embodiment, only one contact combustion sensing material is provided, while in the third embodiment, the second contact combustion sensing material 311 is further added, thereby functioning as a compensation element, thereby making more accurate measurement. Will be able to perform
상기 제2실시예 또는 제3실시예에서의 감지 수단의 갯수는 기재된 실시예에 따른 갯수에 한정되는 것이고 하나 이상의 반도체식 감지수단과 하나 이상의 접촉연소식 감지수단이 서로 복합됨으로써, 가스 감지의 선택성과 정밀성을 높일 수 있다.The number of sensing means in the second embodiment or the third embodiment is limited to the number according to the described embodiment, and one or more semiconductor sensing means and one or more contact combustion sensing means are combined with each other, thereby selecting gas sensing. Improve performance and precision.
또한, 상기 제1 내지 제3실시예에서의 각 백금도선들은 열을 공급하는 히터 및 가스 감지역할을 하는 것으로서, 그 재질이 백금으로 한정되는 것이 아니고 도전체 도선들이면 가능하다.In addition, each of the platinum conductors in the first to third embodiments serves as a heater and a gas sensing role for supplying heat, and the material is not limited to platinum, and may be conductive conductors.
또한, 상기의 실시예들에서, 각 감지부의 제조공법은 본 출원인이 출원하였던 한국공개공보 특2002-0060694호에 공개된 '가스센서 및 그 제조방법'에 기재된 바와 같이, 히터인 감지수단 하부의 백금도선을 지그재그로 복수회 굴곡시켜, 도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 정방형 대칭형태, 즉, "ㄷ"자 형태로 복수회 굴곡된 형상에 의하여, 열집중을 도모하여, 저 전력형의 가스센서로 제조할 수도 있다.In addition, in the above embodiments, the manufacturing method of each sensing unit is, as described in the 'Gas sensor and its manufacturing method' disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2002-0060694 filed by the present applicant, The platinum wire is bent in a zig-zag multiple times, and as shown in FIGS. 3 to 5, a heat symmetry is achieved by a square symmetrical shape, that is, a plurality of times bent in a "c" shape, to achieve heat concentration. It can also be manufactured with gas sensors.
접촉연소식 가스센서와 반도체식 가스센서를 복합한 경우, 즉 제2실시예 또는 제3실시예와 같은 가스센서에서는 반도체식 가스센서의 긴 수명과 접촉연소식 센서의 정밀도를 모두 만족하는 가스센서를 구현하기 위하여 새로운 감지방법으로 가스 감지를 수행할 수 있다. 이하, 이러한 본 발명에 따른 복합가스센서를 이용한 가스 감지방법을 도6를 참조로 하여 설명한다.In the case of the combination of the contact combustion gas sensor and the semiconductor gas sensor, that is, the gas sensor as in the second or third embodiment, the gas sensor satisfies both the long life of the semiconductor gas sensor and the precision of the contact combustion sensor. In order to implement the gas detection can be performed by a new detection method. Hereinafter, a gas detection method using the composite gas sensor according to the present invention will be described with reference to FIG.
도6는 상기와 같은 제3실시예 및 제4실시예와 같이 접촉연소식 가스센서와 반도체식 가스센서가 결합된 복합가스센서를 이용하여 가스를 감지하는 방법의 일 실시예를 도시한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of detecting a gas using a complex gas sensor in which a contact combustion gas sensor and a semiconductor gas sensor are combined as in the third and fourth embodiments as described above. .
도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 가스를 감지하기 위하여 센서를 켜서 센서의 작동을 시작하면, 초기 작동환경에서, 반도체식 가스센서가 작동하는 반도체식 가스감지부 작동단계(1002); 반도체식 가스감지부를 통해 측정가스의 유무를 확인하는 가스확인단계(1003); 상기 가스확인 단계에서 측정가스가 감지되면 접촉연소식 가스감지부, 반도체식 가스감지부 모두를 작동시키는 센서 작동단계(1005); 측정된 가스의 농도 등 측정치를 마이크로프로세스 등을 통하여 정량화 시키는 측정치 정량화 단계(1006); 및 작업자가 상기의 정량화된 결과를 확인할 수 있도록 디스플레이하는 디스플레이단계(1007)을 포함하는 가스감지방법을 제공한다.As shown in Fig. 6, in the present embodiment, when the sensor is started by turning on the sensor to sense gas, in the initial operating environment, the semiconductor gas sensor operating step 1002 operates the semiconductor gas sensor; Gas confirmation step (1003) for checking the presence or absence of the measurement gas through the semiconductor gas detection unit; A sensor operation step (1005) for operating both the contact combustion type gas detection unit and the semiconductor type gas detection unit when the measurement gas is detected in the gas checking step; A measurement quantification step 1006 of quantifying a measurement value such as the concentration of the measured gas through a microprocess or the like; And a display step (1007) for displaying so that the operator can confirm the above quantified results.
즉, 상기와 같은 알고리듬을 갖는 프로그램을 갖는 마이크로프로세서 등의 제어수단을 통하여 복합가스센서의 작동을 제어함으로써, 제2실시예에서의 반도체식 감지물질(207) 또는 제3실시예에서의 반도체식 감지물질(308)과 같은 반도체식 가스감지물질에서 가스가 감지되지 않으면 반도체식 가스감지수단만을 작동시키는 과정을 계속 수행하고(1004), 가스가 감지되는 경우 그 정밀한 측정을 위해, 복합센서의 모든 감지수단을 작동시키는 작동단계(1006)를 수행함으로써, 측정치를 보상하여 더욱 정밀하게 정량화 시킬 수 있게 된다.That is, the semiconductor sensing material 207 in the second embodiment or the semiconductor type in the third embodiment is controlled by controlling the operation of the composite gas sensor through a control means such as a microprocessor having a program having the above algorithm. If no gas is detected in the semiconductor gas sensing material such as the sensing material 308, the process of operating only the semiconductor gas sensing means is continued (1004). By performing the operation step 1006 of operating the sensing means, it is possible to quantify the measurement more precisely.
따라서, 가스가 없는 경우에는 수명이 반도체식 가스감지수단 보다 짧은 접촉연소식 감지수단을 작동시키지 않고, 수명이 거의 반영구적이라고 할 수 있는 반도체식 센서만을 작동함으로써, 접촉연소식 감지수단의 수명을 연장할 수 있게 하는 가스 방지 방법이다.Therefore, in the absence of gas, the life of the contact combustion sensing means is extended by operating only the semiconductor sensor whose life is almost semi-permanent without operating the contact combustion sensing means having a shorter life than the semiconductor gas sensing means. It is a gas prevention method that can do it.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 복합가스센서 및 이를 이용한 감지 방법의 작용효과를 설명한다.Hereinafter, the operational effects of the composite gas sensor and the sensing method using the same according to the present invention configured as described above.
제1실시예에 따른 접촉연소식 가스센서는 하부에 홈(110)을 형성하여, 저전력으로 구동되게 하는 장점을 가지고, 기판(100)과 백금도선(130)이 접촉하지 않기 때문에 열에 의하여 기판(100)이 손상되어 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있게 된다.The contact combustion gas sensor according to the first embodiment has the advantage of forming the groove 110 in the lower portion and driving at low power, and because the substrate 100 and the platinum conductor 130 do not contact each other, 100) can be damaged to prevent the life shortening.
제2실시예의 복합가스센서와 같이 접촉연소식 가스감지수단이 복합적으로 형성되어 센서를 이루는 경우, 반도체식 복합가스센서보다 더욱 정밀한 측정치를 얻을 수 있게 되며, 복합적인 구성으로, 단일의 접촉연소식 가스센서보다 선택성이 뛰어나고, 여러개의 감지수단으로 그 측정치를 보상할 수 있으므로 단일의 접촉연소식 가스센서보다 더욱 정밀한 측정치를 얻을 수 있게 된다.When the contact combustion gas sensing means is formed in a complex manner as in the composite gas sensor of the second embodiment to form a sensor, more accurate measurement values can be obtained than the semiconductor complex gas sensor. The selectivity is better than that of a gas sensor, and the measurement value can be compensated by several sensing means, so that a more accurate measurement value can be obtained than a single contact combustion gas sensor.
또한 제3실시예 또는 제4실시예의 복합가스센서와 같이, 접촉연소식 가스 감지수단과 반도체식 가스 감지수단을 복합적으로 형성하는 경우 서로 다른 방식의 감지수단이 작동하여 때문에 가스 감지의 선택성을 증가시킬 수 있다.In addition, as in the case of the composite gas sensor of the third or fourth embodiment, when the contact combustion gas sensing means and the semiconductor gas sensing means are formed in a complex manner, the sensing means of different methods operate to increase the selectivity of gas sensing. You can.
또한, 여러개의 감지수단을 이용하여 측정하기 때문에 그 측정치를 정밀하게 보상하여 정량화 시킬 수 있게 된다.In addition, since the measurement by using a plurality of sensing means it is possible to accurately quantify the measurement value.
또한, 상기 제2실시예 및 제3실시예의 복합가스센서를 작동시키는 방법으로 도6와 같은 순서로 측정하는 경우에는 수명이 긴 반도체식 가스센서를 주로 사용하고, 가스가 감지되는 경우에만 측정결과의 정밀도를 높이기 위하여 접촉연소식 감지수단을 작동시키기 때문에 접촉연소식 감지수단의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.In addition, when measuring in the order as shown in Figure 6 as a method of operating the composite gas sensor of the second embodiment and the third embodiment, the semiconductor gas sensor with a long life is mainly used, and the measurement result only when gas is detected. It is possible to extend the life of the contact combustion detection means because it operates the contact combustion detection means to increase the accuracy of the.
상기와 같은 본 발명의 작용효과로 인하여 전체적인 가스센서의 수명, 정밀도 등에서 우수한 복합가스센서를 제공할 수 있게 되는 것이다.Due to the effects of the present invention as described above it is possible to provide an excellent composite gas sensor in the life, precision, etc. of the overall gas sensor.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the field of the present invention that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 접촉연소식 가스감지수단을 복수개 복합시켜 가스 감지의 선택성을 높일 수 있고, 측정치를 보상하여 가스감지의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to increase the selectivity of the gas detection by combining a plurality of contact combustion gas detection means, and to improve the accuracy of the gas detection by compensating the measured value.
또한, 본 발명에 의하면, 반도체식 가스감지수단과 접촉연소식 가스감지수단을 복합시킴으로써, 이종 방식의 감지수단이 복합됨으로 인해 가스 감지의 선택성을 더욱 높일 수 있는 다른 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by combining the semiconductor gas detection means and the contact combustion gas detection means, there is another effect that can further increase the selectivity of gas detection due to the combination of the heterogeneous detection means.
또한, 본 발명에 의한 가스 감지방법으로 가스를 감지하는 경우, 정밀한 측정을 요하는 경우, 즉, 반도체식 감지수단에서 가스를 확인 한 경우에만 반도체식보다 수명이 짧은 접촉 연소식 가스감지수단을 작동하기 때문에, 불필요한 작동을 줄일 수 있게되어 접촉연소식 가스감지수단의 수명을 연장할 수 있는 또 다른 효과가 있다. In addition, when the gas is detected by the gas detection method according to the present invention, the contact combustion gas sensing means having a shorter lifetime than the semiconductor type is operated only when precise measurement is required, that is, when the gas is confirmed by the semiconductor sensing means. Therefore, there is another effect that can reduce unnecessary operation to extend the life of the contact combustion gas detection means.
도1은 종래 기술에 따른 반도체식 가스센서를 어레이(array) 방식으로 복합시킨 반도체식 복합센서의 일 실시예 구성을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing an embodiment of a semiconductor composite sensor in which a semiconductor gas sensor according to the prior art is composited in an array manner.
도2a 내지 도2e는 본 발명에 따른 접촉연소식 소형 가스센서를 제조하는 과정을 도시하는 단면도.Figures 2a to 2e is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a contact combustion small gas sensor according to the present invention.
도3는 본 발명에 따른 보상소자를 구비한 접촉연소식 가스센서의 제1실시예 구성을 도시한 개념도.Figure 3 is a conceptual diagram showing the configuration of a first embodiment of a contact combustion gas sensor with a compensation element according to the present invention.
도4은 본 발명에 따른 보상소자를 구비한 접촉연소식 가스센서에서 보상소자로서 반도체식 가스센서를 복합시킨 복합가스센서의 제2실시예 구성을 도시한 개념도.4 is a conceptual diagram showing the configuration of a second embodiment of a composite gas sensor in which a semiconductor gas sensor is combined as a compensation element in a contact combustion gas sensor having a compensation element according to the present invention;
도5는 본 발명에 따른 접촉연소식 가스센서와 반도체식 가스센서를 복합시킨 복합가스센서의 제3실시예 구성을 도시한 개념도.5 is a conceptual diagram showing the configuration of a third embodiment of a composite gas sensor in which a contact combustion gas sensor and a semiconductor gas sensor are combined according to the present invention;
도6은 제2 및 제3실시예의 반도체식 접촉연소식 가스센서와 반도체식 가스센서를 복합가스센서의 가스감지 알고리즘을 도시한 순서도.FIG. 6 is a flow chart showing a gas detection algorithm of a composite gas sensor in a semiconductor contact combustion gas sensor and a semiconductor gas sensor in the second and third embodiments; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawings
10 : 알루미나 기판 20 : 백금히터10: alumina substrate 20: platinum heater
30 : 전극 40 : 감지물질30 electrode 40 sensing material
100, 200, 300 : 실리콘기판 100, 200, 300: silicon substrate
110, 111, 210, 310, 311 : 접촉연소 감지물질110, 111, 210, 310, 311: Contact combustion sensing material
211, 312 : 반도체식 감지물질211, 312: semiconductor sensing material
120, 121, 122, 220, 221, 222, 320, 321, 322, 323, 324 : 전극120, 121, 122, 220, 221, 222, 320, 321, 322, 323, 324: electrode
130, 131, 230, 231, 330, 331, 332 : 백금도선130, 131, 230, 231, 330, 331, 332: platinum wire
232, 333 : 저항감지선232, 333: resistance sensing wire
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|---|---|---|---|---|
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| KR20190139144A (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-17 | 야마하 파인 테크 가부시키가이샤 | Contact combustion type gas sensor and method for manufacturing the same |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2003215095A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas sensor |
| JP2003222608A (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacturing method for gas sensor |
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-
2005
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101498594B1 (en) * | 2013-06-14 | 2015-03-05 | 전자부품연구원 | Gas sensor and manufacturing method therefor |
| KR20160109024A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-21 | 한국에너지기술연구원 | Device for preventing gas leak fire / explosion incident using gas sensor and method for controling the apparatus |
| KR20190139144A (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-17 | 야마하 파인 테크 가부시키가이샤 | Contact combustion type gas sensor and method for manufacturing the same |
| CN113514499A (en) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 中国石油化工股份有限公司 | Embedded three-dimensional structure micro-heating plate, preparation method and gas sensor |
| CN113984847A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-28 | 贵州航天天马机电科技有限公司 | Catalytic gas sensor and manufacturing process thereof |
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