RU2526226C1 - Полупроводниковый газоанализатор - Google Patents
Полупроводниковый газоанализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2526226C1 RU2526226C1 RU2013105626/28A RU2013105626A RU2526226C1 RU 2526226 C1 RU2526226 C1 RU 2526226C1 RU 2013105626/28 A RU2013105626/28 A RU 2013105626/28A RU 2013105626 A RU2013105626 A RU 2013105626A RU 2526226 C1 RU2526226 C1 RU 2526226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- semiconductor base
- ammonia
- gas
- semiconductor gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано в экологии. Датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание и подложку, причем основание выполнено из поликристаллической пленки теллурида кадмия, легированного сульфидом цинка, нанесенной на непроводящую подложку. Изобретение обеспечивает возможность повышения чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля.
Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987. - 287 с.). Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа аммиака точность определения невысока.
Известен также датчик (Будников Г.К. Что такое химические сенсоры// Соровский образовательный журнал. 1998, №3. С.75), позволяющий определять содержание аммиака с большей чувствительностью. Однако он сложен по конструкции и механизму получения отклика на присутствие определяемого компонента: включает в качестве преобразователя-полупроводника оксид металла (SnO2, In2O3, Nb2O5) и нанесенный на его поверхность адсорбционный слой специального материала, дающий названный отклик. Для получения отклика необходимы такие дополнительные операции, как нагревание оксида до 200-400°C, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов O2 -, О- и взаимодействием последних с определяемым газом (его окислением). Таким образом, электропроводность полупроводникового (оксидного) слоя в воздухе определяется не непосредственно содержанием определяемого газа, а степенью заполнения поверхности хемосорбированным кислородом, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально концентрации определяемого газа.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент №2161794, МПК G01N 27/12, опубл. 10.01.2007 г.).
Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении напыление металлических электродов и прямые измерения адсорбции, являющиеся трудоемкими операциями.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности датчика при контроле микропримесей аммиака и повышение технологичности изготовления датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и подложку, согласно заявляемому изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки теллурида кадмия, легированного сульфидом цинка, нанесенной на непроводящую подложку. При этом исключаются операции нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких прямых адсорбционных измерений.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг.2 - кривая зависимости величины pH изоэлектрического состояния поверхности (pHизо) полупроводников системы CdTe-ZnS, экспонированных на воздухе (а) и в атмосфере аммиака (б), от состава; 3 - градуировочная кривая зависимости изменения pH изоэлектрического состояния поверхности (ΔpHизо) полупроводникового основания в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления NH3 (РNH3). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки теллурида кадмия, легированного сульфидом цинка, и непроводящей подложки 2 (фиг.1).
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на непроводящую подложку, и вызывающих изменение pH изоэлектрического состояния, а соответственно силы активных центров ее поверхности.
Работа датчика осуществляется следующим образом.
Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание аммиака газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки CdTe(ZnS) происходит избирательная адсорбция молекул NH3 и изменение pH изоэлектрического состояния поверхности (ΔpHизо). По величине изменения pH изоэлектрического состояния поверхности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание аммиака в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость ΔpHизо от содержания аммиака (PNH3), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающейю чувствительность известных датчиков. Существенное упрощение технологии изготовления датчика обусловлено исключением операций нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких измерений адсорбции.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки теллурида кадмия, легированного сульфидом цинка, нанесенной на непроводящую подложку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013105626/28A RU2526226C1 (ru) | 2013-02-08 | 2013-02-08 | Полупроводниковый газоанализатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013105626/28A RU2526226C1 (ru) | 2013-02-08 | 2013-02-08 | Полупроводниковый газоанализатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013105626A RU2013105626A (ru) | 2014-08-20 |
RU2526226C1 true RU2526226C1 (ru) | 2014-08-20 |
Family
ID=51384130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013105626/28A RU2526226C1 (ru) | 2013-02-08 | 2013-02-08 | Полупроводниковый газоанализатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2526226C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4495C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-31 | Николай АБАБИЙ | Сенсор этанола на основе оксида меди |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2234074A (en) * | 1989-07-22 | 1991-01-23 | Atomic Energy Authority Uk | Gas sensor |
RU2274853C1 (ru) * | 2004-07-12 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Датчик диоксида азота |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2422811C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-06-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2458338C2 (ru) * | 2010-07-26 | 2012-08-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
-
2013
- 2013-02-08 RU RU2013105626/28A patent/RU2526226C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2234074A (en) * | 1989-07-22 | 1991-01-23 | Atomic Energy Authority Uk | Gas sensor |
RU2274853C1 (ru) * | 2004-07-12 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Датчик диоксида азота |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2422811C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-06-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2458338C2 (ru) * | 2010-07-26 | 2012-08-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4495C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-31 | Николай АБАБИЙ | Сенсор этанола на основе оксида меди |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013105626A (ru) | 2014-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2526226C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2528118C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2700036C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2274853C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2666189C1 (ru) | Датчик угарного газа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170209 |