TWI506274B - 氣體感測器 - Google Patents

Description

氣體感測器

本發明係與一種氣體感測器有關，尤其是一種電流式氣體感測器。

目前所熟知氣體感測器元件中，可分為觸媒燃燒型、氧化物半導體型、固態電解質型(感測訊號電壓、電流、電阻等)與場效電晶體型等許多種不同類型。

在習知技術中，氣體感測器就電極設置位置的差異方面，可進一步區分為電極共面與異面兩種；早期係以異面電極型態的氣體感測器為主，其中又可依結構外型再細分為管狀(tubular)、平板狀(planar)與複合兩者的型態。而近年來，隨著薄膜技術的改良，採用電極共面設計之氣體感測器已有逐漸增加的趨勢。其次，氣體感測器更可依據感測原理與偵測訊號的差異，而區分為電壓與電流訊號兩種。目前在汽車產業中，甚至出現將電流式與電壓式的兩種具有不同結構與感測特性的類型加以結合之設計。

第一圖係為一習知之電流式氧氣感測器10之示意圖。如圖中所示，此電流式氧氣感測器10包括一第一電極觸媒層11、一第二電極觸媒層12、一電解質層13、一氣體擴散腔體14、一電源15以及一電流計16。電源15係耦合至第一電極觸媒層11以及第二電極觸媒層12。電流計16係與電源15並聯。第一電極觸媒層11係位於氣體擴散腔體14之內。氣體擴散腔體14並具有一氣體擴散開口17。當進行檢測時，電源15會提供一電壓，而氧氣係從氣體擴散開口17進入至氣體擴散腔體14，並於第一電極觸媒層11將氧氣解離以產生氧氣離 子，進而致使電解質層13中的氣體離子及/或電子，藉由電解質層13中的氧空缺而從第一電極觸媒層11，遷移至第二電極觸媒層12，以產生極限電流(limiting current)。藉此，透過電流計16來量測此極限電流之大小，即可判斷環境中的氧氣濃度。一般而言，電流計所量測之電流訊號大小係正比於外界氣氛中之氧分壓大小。

就此一習知電流式氧氣感測器而言，電解質層13的厚度大小將會影響其靈敏度。電解質層13的厚度越薄，電流式氧氣感測器10的靈敏度就越高。然而，由於受限於電解質層13的材料特性，電解質層13的厚度不易降低，否則便容易發生碎裂的情況。其次，習知技術之電解質層13所使用之離子導體材料均係屬於固態電解質，因而需要在比較高的工作溫度下才能穩定工作。因此往往需使用額外的加熱輔助裝置來維持此一工作溫度。但是，在環境溫度發生突然變化的時候，傳統的加熱輔助裝置往往未能適當調整氣體感測器的工作溫度，因而導致其偵測準確度受到影響。

有鑑於上述需求，本發明之發明人精心研究並累積個人從事研發事業的多年經驗，終於設計出一種嶄新的氣體感測器。本發明之主要目的，係在提供一種高穩定性、廣泛的、並可解決前述習知技術之問題的一種氣體感測器。

本發明係要提供一種電流式氣體感測器，此電流式氣體感測器包括一層狀結構、一第一電極觸媒層與一第二電極觸媒層、一導電促進結構、一高介電常數層與一電流偵測單元。其中，層狀結構係由至少一離子導電層與至少一高透氣介面薄膜層交互堆疊而成。離子導電層的材料係具有一離子導電度，其範圍為0.02S/cm至1000S/cm。第一電極觸媒層與第二電極觸 媒層係以一預設間隔距離而設置於層狀結構上。第一電極觸媒層係用以解離一氣氛，第二電極觸媒層係自層狀結構取得前揭氣氛離子以進行一還原反應。並且，第一電極觸媒層與第二電極觸媒層會同時提供用於產生一氣體偵測電流所需之電壓。導電促進結構具有一電子導電度，其範圍為10^-5 S/cm至10⁵ S/cm之間，其係用以提供電子以促進還原反應之進行。高介電常數層係夾合於導電促進結構與層狀結構之間。電流偵測單元係耦接至第一電極觸媒層與第二電極觸媒層，以偵測氣體偵測電流。

在一實施例中，電流式氣體感測器離子導電層之厚度係介於1至500奈米之間，離子導電層之厚度係大於或等於高透氣介面薄膜層。

在一實施例中，電流式氣體感測器包括一主動式加熱控制模組，其包含一加熱單元與一溫度控制單元，加熱單元係用以加熱層狀結構，溫度控制單元可偵測加熱單元，以控制加熱單元之功率輸出。

在一實施例中，前述電流偵測單元可以一電壓偵測單元取代，以形成一電壓式氣體感測器。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

第二圖係為本發明之電流式氣體感測器的第一實施例之示意圖。如圖中所示，此電流式氣體感測器100包括一層狀結構130、一第一電極觸媒層110與一第二電極觸媒層120、一導電促進結構140、一高介電常數層150、一電源180、一電 流偵測單元160與一氣體擴散層170。

其中，層狀結構130係由一離子導電層131與一高透氣介面薄膜層132交互堆疊而成。又，就一較佳實施例而言，前述高透氣介面薄膜層132與離子導電層131，係由下而上依序堆疊於高介電常數層150上。第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，係以一預設間隔距離設置於層狀結構上。離子導電層的材料係具有一範圍介於0.02S/cm至1000S/cm之間的離子導電度，並且離子導電層之厚度係介於1至500奈米之間，且其之尺寸係大於高透氣介面薄膜層。氣體擴散層170係覆蓋於層狀結構130、第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120上。在本實施例中，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，均係設置於層狀結構130之上表面。又，就一較佳實施例而言，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之相對側邊可以採指叉狀設計，以提升第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之感測面積，並縮短其等之間隔距離。

第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之間係通有一電壓。藉此，待偵測氣氛會在第一電極觸媒層110被解離為離子狀態，並在第二電極觸媒層120還原為氣氛。導電促進結構140係具有一範圍介於10^-5 S/cm至10⁵ S/cm之間的電子導電度，藉以提供電子來促進前述解離與還原反應之進行。高介電常數層150係夾合於導電促進結構140與層狀結構130之間，以將導電促進結構140與層狀結構130隔絕。電流偵測單元160(例如一電流計)係耦接至第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，以偵測流經第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之一偵測電流。就一較佳實施例而言，此偵測電流即是一極限電流(limiting current)。又，就一較佳實施例而言，本發明可將一電源180耦接至第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，以提供將氣氛解離所需之電壓，電流偵測單元160 則是與此電源180並聯，以偵測極限電流。

第二A圖顯示本實施例之氣體感測器用來產生偵測電流之三個不同路徑。在此係以感測氧氣為例來進行說明，當導電促進結構140於第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120施加電壓時，第一電極觸媒層110係將所接觸的氧氣分子(O₂ )解離成氧離子(O^2- )。在路徑一中，第一電極觸媒層110所產生之氧離子(O^2- )的一部分，係滲透進入離子導電層131，並經由離子導電層131而移動至第二電極觸媒層120。第二電極觸媒層120則是將氧離子(O^2- )還原成氧氣(O₂ )釋放出來。此路徑係單純憑藉離子導電層131來進行，通常需要較高的工作溫度方能運作。

在路徑二中，由於高透氣介面薄膜層132含有大量的氧空缺(oxygen vacancy)，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120間的電位差，會使得大量氧離子(O^2- )移動至第二電極觸媒層120。第二電極觸媒層120再將這些氧離子(O^2- )還原成氧氣(O₂ )。

在路徑三中，因為離子導電層131與高透氣介面薄膜層132的厚度為奈米等級，因此，導電促進結構140所提供之電子可利用穿隧效應(tunneling effect)，而貫穿高介電常數層150直抵第一電極觸媒層110，反之亦然。此導電促進結構140可充作一電子儲槽(electron sink)，而使得第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120得到更多電子，以參與反應並產生更多的氧離子(O^2- )。因此，此氣體感測器可在低/室溫下工作。相較之下，請參閱第二B圖，若無此導電促進結構140，由於氣體離子化反應之電子來源受到限制，即使有高透氣介面薄膜層132，仍需較高的工作溫度方能運作。

當環境中的氧氣濃度高時，上述反應的速度將會增快，因而從第一電極觸媒層110流向第二電極觸媒層120的載子流會增加，電流偵測單元160量測到的極限電流亦隨之增大。因此，本實施例之電流式氣體感測器100可有效測知環境中的氧氣濃度。

其次，透過調整氣體離子和/或電子之橫向移動距離(一般來說，即為第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之間距)，便可以調整本實施例之電流式氣體感測器100的靈敏度。就本實施例之氣體感測器的結構而言，此“橫向”間距的大小可利用一般的半導體製程加以控制，因此，本實施例之氣體感測器係具有可適用於需要高靈敏度的偵測環境之潛力。

就一氧氣感測器而言，前揭之第一電極觸媒層110以及該第二電極觸媒層120，係可選自鉑、金、鈀、銠、銥、釕、鋨、鎳、鈷、鋁以及鐵等容易與氧氣形成電化學反應之金屬材料，或是錳酸鍶鑭(LaSrMnO₃ )、鑭鍶鈷鐵(LaSrCoFeO₃ )等容易與氧氣形成電化學反應之鈣鈦礦陶瓷材料，或者是上述金屬材料以及陶瓷材料與氧化鋯形成之複合型材料，以同時提供離子與電子導電性。又，前述第一電極觸媒層110以及該第二電極觸媒層120之構成材料內，亦可添加可提供抗碳、抗毒化與抗硫化之功能的第二相材料，例如銅、氧化鈰等。前述氣體擴散層170可選自鋁鎂尖晶石系列材料、鋁酸鑭系列材料或是其等之複合物。又，此氣體擴散層170之構成材料內，亦可添加提供抗碳、抗毒化與抗硫化之功能的第二相材料，例如銅、氧化鈰等。又，此高介電常數層150之構成材料係可選自氧化矽、氧化鋯、氧化鈰等，具有高介電常數與固定量氧含量之材料。

除此之外，離子導電層131與高透氣介面薄膜層132的厚度，以及其等與導電促進結構140之間的搭配，亦會影響氣體 感測器所能進行偵測的工作條件，例如操作溫度、所需外加之電壓與回饋電流信號大小等等。又，為使電子可利用穿隧作用貫穿高介電常數層150，高介電常數層150之厚度亦是一重要參數。就一實施例而言，離子導電層131之厚度範圍可介於1至500奈米之間。高透氣介面薄膜層132之厚度範圍可介於1至50奈米之間。高介電常數層150之厚度範圍可介於1至500奈米之間。又，上述膜層可藉由網印、電鍍、濺鍍或蒸鍍等微機電(MEMS)方式來加以製作。

第三圖係為本發明氣體感測器之第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之配置的實施例。在本實施例中，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120係為共面型指叉電極，並且係以相互對應之方式來配置，以使其之間隔距離保持一定。這種設置方將有助於增大氣體感測面積(即電極觸媒層的面積)、產生較大的偵測電流，以提升氣體感測器的靈敏度。前述第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，係可利用各種厚膜製程(Thick film process)，例如網印、噴墨、塗佈等等製程，或是採用微機電薄膜製程，例如剝離(Lift-off)等方式來製作。舉例來說，利用自動網印機來製作第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120時，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之間的線寬可縮小到0.03mm。利用剝離製程來製作第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120時，第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120之間的線寬，可達到7μm~20nm的範圍之間。由於第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120係於同一個平面製作，因此將有利於降低成本、工時與製作難易度。

第四A圖係為本發明之氣體感測器的另一實施例之示意圖。與第二圖之實施例不同的是，本實施例之第一電極觸媒層210與第二電極觸媒層220，係分別位於層狀結構230之上表 面與下表面。此層狀結構230係由多個離子導電層231與多個高透氣介面薄膜層232交互堆疊而成。並且，這些薄膜層231,232之走向，係大致垂直於層狀結構230與第一電極觸媒層210以及第二電極觸媒層220之界面。高介電常數層250係夾合於導電促進結構240與層狀結構230之間，並且，第二電極觸媒層220係埋入至高介電常數層250內，而為高介電常數層250所包圍。此處的高介電常數層250係具有一固定的晶格氧含量，可用來作為一參考氣氛層的作用。其次，若將第四A圖的電源180與電流偵測單元160，由一電壓偵測單元(未圖示)來取代，則可形成一電壓式氣體感測器。

在本實施例中，第一電極觸媒層210與第二電極觸媒層220的間隔距離(亦即氣體離子或電子的移動距離)，即為層狀結構230的厚度。本實施例之其他元件及其感測原理係類似於第二圖之實施例，故在此不予贅述。

第四B圖係為本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。與第四A圖之實施例之各個離子導電層231，係由同一種電解質材料構成不同之處，在於本實施例之層狀結構230’則是包含由不同電解質材料所構成之離子導電層231a與231b。本實施例係說明本發明之氣體感測器，可包含由不同電解質材料所構成之離子導電層231a與231b，不過，本發明並不侷限於此。就一實施例而言，層狀結構230亦可包含由多個不同材料所構成的高透氣介面薄膜層232。

第四C圖係為本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。與第二圖之實施例不同之處，在於本實施例之層狀結構330係由多個離子導電層331與多個高透氣介面薄膜層332所構成。第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120，係設置於層狀結構330之上表面，並且這些薄膜層331與332的走向，係平行 於第一電極觸媒層110與第二電極觸媒層120。本實施例之其他元件及其感測原理係類似於第二圖之實施例，在此不予贅述。

第四D圖係為本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。與第四C圖之實施例的各個離子導電層331係由同一種電解質材料構成不同的是，本實施例之層狀結構330’則是包含由不同電解質材料構成之離子導電層331a與331b。

第五圖係為本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。本實施例之氣體感測器係於第二圖之氣體感測器外，增加一主動式加熱控制模組400。此主動式加熱控制模組400包含一加熱單元410與一溫度控制單元420，加熱單元410係用以加熱層狀結構130，溫度控制單元420則係用於偵測加熱單元410的溫度，並控制加熱單元410以使得層狀結構130之離子導電層131，可被維持於一預設之工作溫度範圍內。

本實施例之加熱單元410包含一加熱絲412。此加熱絲412係包覆於一絕緣層414內，並且係貼附於導電促進結構140的下表面。此絕緣層414的材料可以選自氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、氧化鎂、鈦酸鍶、鈦酸鋇、鋁酸鑭、鈮酸鋰、鈦酸鋇等電氣絕緣性材料。此外，本發明之加熱絲的設置位置並不侷限於此，加熱絲412可設置於氣體感測器之任一個非感測表面上。又，此加熱絲412除了可設置於氣體感測器表面上，亦可包覆於氣體感測器內部。此加熱絲412的材料可以選自鎳、金、銀、鉑等具優異電氣性質之材料。

本實施例之溫度控制單元420係具有一電流計422與一邏輯電路424。電流計422係用以偵測流經加熱絲412之一加熱電流，邏輯電路424係依據加熱電流的大小，來控制加熱絲 412之功率輸出。進一步來說，由於加熱絲412的電阻會隨著加熱溫度而改變，邏輯電路424除了主動提供加熱絲412進行加熱時所需的電壓外，並可依據電流計422所感測之加熱電流的變化，換算出加熱絲412實際溫度，以控制加熱絲412的功率輸出，進而使氣體感測器維持適當的工作溫度。

第六圖係為本發明用於氣體感測器之主動式加熱控制模組之另一實施例。不同於第五圖之實施例係利用加熱絲412來進行加熱，本實施例則是在氣體感測器的非感測表面，設置N型與P型的兩種半導體結構512a,512b以形成電偶對。這些半導體結構512a,512b係連接至一導體結構513。此導體結構513係包覆有一絕緣層514，並且係設置於導電促進結構140的下表面。透過改變電流於N型與P型半導體結構512a,512b之間的流動方向，即可控制此導體結構513形成熱端或是冷端，以達到對於氣體感測器加熱或是降溫之目的。前述N型半導體結構512a可選自碲化鉍、碲化硒或碲硒化鉍等材料，或是其等之組合。P型半導體結構512b可選自碲化鉍、碲化銻或碲化鉍銻等材料，或是其等之組合。

本實施例係利用外加的N型與P型半導體結構512a,512b來構成電偶對。不過，本發明並不侷限於此。在本發明之另一實施例中，可直接利用N型半導體材料(或是P型半導體材料)來製作導電促進結構，例如：碲化鉍。並於此導電促進結構之非感測表面，運用厚/薄膜或微機電製程方式來製作P型半導體材料。此方法係直接利用導電促進結構，來取代電偶對之其中一極，以簡化製程並降低成本。

就一較佳實施例而言，本發明之離子導電層131的構成材料，可選自含有二價與三價陽離子單/共摻雜之氧化鋯、氧化鈰與氧化鉍基材料，或選自鉬酸鑭(LaMo₂ O₉ )以及 (La_1-x Sr_x )(Ga_1-y Mg_y )O_3-δ 鈣鈦礦結構等材料。本發明之高透氣介面薄膜層132，可直接利用兩種不同材料之鍍層間的界面反應來形成。舉例來說，本實施例可於由氧化鎂、鈦酸鍶、鋁酸鑭、鈦酸鋇與鈮酸鋰等含有較低價離子之絕緣材料所構成的基板上，鍍製氧化鋯或氧化鈰等四價離子導電薄膜，以形成如第二、四C、四D圖中的高透氣介面薄膜層132,232。又，本實施例亦可直接利用濺鍍方式，來形成垂直走向之離子導電層331(即如第四A與四B圖所示之結構)，例如採用氧化鋁與氧化鋯的靶材，鍍製氧化鋁與氧化鋯柱狀晶體結構，以形成高透氣介面薄膜層332於氧化鋁與氧化鋯柱狀晶體結構間的過渡邊界。

前述離子導電層131與高透氣介面薄膜層132的選擇需考慮下列因素。首先，需考慮離子導電層131與高透氣介面薄膜層132間的匹配，如熱膨脹係數、晶格匹配性與製程所形成的界面應力等。其次，需考慮各層之元素種類與元素價數的差異，以避免產生導氣能力不佳的化合物。此外，尚需考慮各層的抗還原能力，例如，可採取多層設計以提升整體的抗還原性。

再者，導電促進結構140的構成材料可分為絕緣材料、金屬合金材料與半導體材料。絕緣材料可以包含氧化鎂、鈦酸鍶、鋁酸鑭、鈮酸鋰等等。金屬合金材料可包含不銹鋼17-4PH。半導體材料則包含硼矽基與硼矽氧基複合材料。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明 之權利範圍。

10‧‧‧電流式氧氣感測器

11‧‧‧第一電極觸媒層

12‧‧‧第二電極觸媒層

13‧‧‧電解質層

14‧‧‧氣體擴散腔體

15‧‧‧電源

16‧‧‧電流計

17‧‧‧氣體擴散開口

18‧‧‧電源

100‧‧‧電流式氣體感測器

130‧‧‧層狀結構

110‧‧‧第一電極觸媒層

120‧‧‧第二電極觸媒層

140‧‧‧導電促進結構

150‧‧‧高介電常數層

160‧‧‧電流偵測單元

170‧‧‧氣體擴散層

131‧‧‧離子導電層

132‧‧‧高透氣介面薄膜層

180‧‧‧電源

210‧‧‧第一電極觸媒層

220‧‧‧第二電極觸媒層

230‧‧‧層狀結構

231‧‧‧離子導電層

232‧‧‧高透氣介面薄膜層

250‧‧‧高介電常數層

240‧‧‧導電促進結構

230’‧‧‧層狀結構

231a,231b‧‧‧離子導電層

330‧‧‧層狀結構

331‧‧‧離子導電層

332‧‧‧高透氣介面薄膜層

330’‧‧‧層狀結構

331a,331b‧‧‧離子導電層

400‧‧‧主動式加熱控制模組

410‧‧‧加熱單元

420‧‧‧溫度控制單元

412‧‧‧加熱絲

414‧‧‧絕緣層

422‧‧‧電流計

424‧‧‧邏輯電路

512a,512b‧‧‧半導體結構

513‧‧‧導體結構

514‧‧‧絕緣層

第一圖係一習知之電流式氧氣感測器之示意圖。

第二圖係本發明之電流式氣體感測器一第一實施例之示意圖。

第二A圖顯示第二圖之氣體感測器產生偵測電流之三個不同路徑。

第二B圖顯示第二圖之氣體感測器在缺少導電促進結構使產生之偵測電流。

第三圖係本發明氣體感測器之第一電極觸媒層與第二電極觸媒層之配置之一實施例。

第四A圖係本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。

第四B圖係本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。

第四C圖係本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。

第四D圖係本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。

第五圖係本發明氣體感測器另一實施例之示意圖。

第六圖係本發明用於氣體感測器之主動式加熱控制模組之另一實施例。

100‧‧‧電流式氣體感測器

130‧‧‧層狀結構

110‧‧‧第一電極觸媒層

120‧‧‧第二電極觸媒層

140‧‧‧導電促進結構

150‧‧‧高介電常數層

160‧‧‧電流偵測單元

170‧‧‧氣體擴散層

131‧‧‧離子導電層

132‧‧‧高透氣介面薄膜層

180‧‧‧電源

Claims (10)

1. 一種氣體感測器，包括：一層狀結構，其係由至少一離子導電層與至少一高透氣介面薄膜層交互堆疊而成，其中該離子導電層之離子導電度係介於0.02S/cm至1000S/cm之間，並且該離子導電層之厚度係介於1至500奈米之間，且該離子導電層之厚度係大於或等於該高透氣介面薄膜層；一第一電極觸媒層與一第二電極觸媒層，其等係以一預設間隔距離而設置於該層狀結構上，或是設置於該層狀結構之一側邊，該第一電極觸媒層係用以解離一氣氛，該氣氛之離子係通過該層狀結構之該高透氣介面薄膜層，而傳遞至該第二電極觸媒層，並於該第二電極觸媒層進行一還原反應；一導電促進結構，該導電促進結構之電子導電度係介於10^-5 S/cm至10⁵ S/cm之間，以提供電子來促進該還原反應的進行；一高介電常數層，其係夾合於該導電促進結構與該層狀結構之間；一偵測單元，其係耦接至該第一電極觸媒層與該第二電極觸媒層以進行偵測；以及一主動式加熱控制模組，其包含一加熱單元與一溫度控制單元，該加熱單元係用以加熱該層狀結構，而該溫度控制單元則可偵測該加熱單元，並藉以控制該加熱單元之功率輸出。
2. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其中該離子導電層與該高透氣介面薄膜層之走向，係垂直或平行於該第一電極觸媒層與該第二電極觸媒層中至少一者。
3. 如申請專利範圍第2項之氣體感測器，其中，該第一電極觸媒層與該第二電極觸媒層係設置於該層狀結構之相對兩側， 並且該第二電極觸媒層係夾合於該層狀結構與該高介電常數層之間。
4. 如申請專利範圍第2項之氣體感測器，其中該離子導電層與該高介電常數層之間形成有該高透氣介面薄膜層。
5. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其中該層狀結構包含二個相鄰之該離子導電層，該些離子導電層係由不同材料所構成。
6. 如申請專利範圍第5項之氣體感測器，其中該些離子導電層之間形成有該高透氣介面薄膜層。
7. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其更包括一至少覆蓋該層狀結構與該第一電極觸媒層之氣體擴散層。
8. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其中該加熱單元包含一加熱絲，其係包覆於一絕緣層內，該加熱單元係貼附於該導電促進結構，該溫度控制單元係透過偵測流經該加熱絲之一加熱電流，以控制該加熱絲之功率輸出。
9. 如申請專利範圍第8項之氣體感測器，其中，該加熱單元包含一電偶對，其係包覆於一絕緣層內，該溫度控制單元係透過控制流經該電偶對之電流方向，以控制該加熱單元之功率輸出。
10. 如申請專利範圍第1項之氣體感測器，其中，該導電促進結構所提供之電子係藉著穿隧作用(tunneling effect)而貫穿該高介電常數層，而使其提供至該層狀結構或該第二電極觸媒層。