WO2012003882A1

WO2012003882A1 - Solid electrolyte gas sensor

Info

Publication number: WO2012003882A1
Application number: PCT/EP2010/059911
Authority: WO
Inventors: Thomas Seiler; Lothar Diehl
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-12

Abstract

The invention relates to an electrochemical component (110) which comprises at least one sensing element (111). The sensing element (111) has at least one first electrode (114), at least one second electrode (116), and at least one first electrolyte (118) that connects the first electrode (114) and the second electrode (116). The second electrode (116) lies in at least one first hollow chamber (120) which is substantially closed. The sensing element (111) further has at least one third electrode (122) that lies in the first hollow chamber (120), and the third electrode (122) and the second electrode (116) are connected via at least one second electrolyte (124). The sensing element (111) can further have at least one fourth electrode (123) that lies in the first hollow chamber (120), and the third electrode (122) and the fourth electrode (123) are connected via at least one second electrolyte (124). The electrochemical component (110) is equipped to detect a pump flow between the second electrode (116) and the third electrode (122) and/or between the third electrode (122) and the fourth electrode (123).

Description

Beschreibung description

Titel title

FESTELEKTOLYT - GASSENSOR Stand der Technik FESTELEKTOLYT - GASSENSOR state of the art

Aus dem Stand der Technik sind Bauelemente bekannt, die auf der Verwendung von elektrolytischen Materialien basieren, also Materialien mit Ionen-leitenden Eigenschaften. Insbesondere kann es sich dabei um Festelektrolyte handeln, insbesondere kera- mische Festelektrolyte. Alternativ oder zusätzlich können jedoch auch beispielsweise flüssige Elektrolyte, gelförmige Elektrolyte, Polymerelektrolyte oder andere Arten von Elektrolyten zum Einsatz kommen. Insbesondere kann es sich bei den Bauelementen um Sensorelemente handeln, welche beispielsweise zur Erfassung wenigstens einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft eines Mediums, beispielsweise eines Messgases in einem Messgasraum, eingesetzt werden können. Aus der Kraftfahrzeugtechnik sind Sensorelemente bekannt, welche dort beispielsweise zur Erfassung eines Sauerstoffanteils und/oder eines Stickoxid-Anteils eingesetzt werden können, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine. Derartige Sensorelemente werden beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 154 bis 159 beschrieben. Sensorelemente, die zur Bestimmung eines Anteils von Sauerstoff im Abgas einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden können und/oder zur Bestimmung einer so genannten Luftzahl des Abgases, werden dabei typischerweise auch als Lambdasonden bezeichnet. Sensorelemente dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So existieren beispielsweise so genannte Sprungsonden, bei welchen das Potential einer abgassei- tigen Elektrode relativ zur einer sauerstoffgespülten Referenzelektrode gemessen wird. Bei der Luftzahl λ = 1 springt das Potential um mehrere einhundert mV, so dass der λ = 1 -Punkt sehr exakt bestimmt werden kann. Abseits von λ = 1 ändert sich hingegen das Potential auf weite Lambda-Bereiche nur geringfügig. Die theoretisch möglicheDevices are known from the prior art, which are based on the use of electrolytic materials, ie materials with ion-conducting properties. In particular, these may be solid electrolytes, in particular ceramic solid electrolytes. Alternatively or additionally, however, it is also possible for example to use liquid electrolytes, gel-type electrolytes, polymer electrolytes or other types of electrolytes. In particular, the components can be sensor elements which can be used, for example, to detect at least one physical and / or chemical property of a medium, for example a sample gas in a sample gas space. From motor vehicle technology sensor elements are known, which can be used there, for example, for detecting an oxygen content and / or a nitrogen oxide content, in particular in the exhaust gas of an internal combustion engine. Such sensor elements are described for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in motor vehicles, edition 2007, pages 154 to 159. Sensor elements that can be used to determine a proportion of oxygen in the exhaust gas of an internal combustion engine and / or for determining a so-called air ratio of the exhaust gas, are typically referred to as lambda probes. Sensor elements of this type are known in various designs. For example, there are so-called jump probes, in which the potential of an exhaust gas electrode is measured relative to an oxygen-purged reference electrode. At the air ratio λ = 1, the potential jumps by several hundred mV, so that the λ = 1 point can be determined very accurately. However, apart from λ = 1, the potential changes only slightly to wide lambda ranges. The theoretically possible

Auswertung der noch vorhandenen geringen Spannungshübe für eine Breitbandrege- lung mit einer Sprungsonde wird dadurch verhindert, dass in der Regel Signalleitungen Störsignale auf das eigentliche Messsignal aufaddieren, welche größer sind als das eigentliche Messsignal. Evaluation of the remaining low voltage swings for a broadband control tion with a jump probe is prevented in that as a rule signal lines add interference signals to the actual measurement signal, which are larger than the actual measurement signal.

Ferner sind aus DE 100 350 36 C1 und DE 101 562 48 C1 Breitbandsonden nach dem Einzeller- bzw. Zweizeilerprinzip bekannt. Der Einzeller besitzt keine eindeutige Kennlinie, die eine sichere und kontinuierlich Unterscheidung zwischen Mager- und Fettgas ermöglichen würde. Der Zweizeiler benötigt zusätzlich zu den Heizeranschlüssen drei Sensoranschlüsse, was einen großen Kostenfaktor darstellt. Furthermore, from DE 100 350 36 C1 and DE 101 562 48 C1 broadband probes according to the single-cell or two-cell principle are known. The protozoa has no unique characteristic that would allow a safe and continuous distinction between lean and rich gas. The two-line requires in addition to the heater connections three sensor connections, which is a big cost factor.

Bei Stickoxid-Sensoren, so genannten NOx-Sensoren, wird die in einen Messhohlraum eindiffundierende Menge an Sauerstoff in einer ersten Pumpzelle mit einer Sauerstoffselektiven Elektrode weitgehend abgepumpt. Der verbleibende NOx-Anteil von wenigen ppm wird in einer zweiten Pumpzelle mit einer NOx-aktiven Elektrode abgepumpt. Die Ströme liegen typischerweise im Nanoampere-Bereich und sind damit nur schwer störungsfrei zu detektieren. Wünschenswert wären daher allgemein elektrochemische Bauelemente, insbesondere Sensorelemente, welche auch kleine Spannungen und Ströme, die die zu messende Information beinhalten, im Wesentlichen störungsfrei erfassen zu können. In the case of nitrogen oxide sensors, so-called NOx sensors, the amount of oxygen diffusing into a measuring cavity is largely pumped off in a first pump cell with an oxygen-selective electrode. The remaining NOx content of a few ppm is pumped off in a second pump cell with a NOx-active electrode. The currents are typically in the nanoampere range and are therefore difficult to detect without interference. It would therefore be desirable in general electrochemical components, in particular sensor elements, which also small voltages and currents, which include the information to be measured, to detect substantially trouble-free.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es werden daher ein elektrochemisches Bauelement, ein Verfahren zur Erfassung einer Komponente eines Gases in einem Messgasraum sowie ein Verfahren zur Herstel- lung eines elektrischen Schaltkreises vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannterTherefore, an electrochemical component, a method for detecting a component of a gas in a measuring gas space and a method for producing an electrical circuit are proposed, which disclose the disadvantages

Bauelemente und Verfahren vermeiden. Insbesondere bietet die Erfindung die Möglichkeit, kleine Spannungen und Ströme, die die zu messende Information beinhalten, im Sensorelement selbst zu verstärken, bevor diese über Signalleitungen zur Auswertelektronik geleitet werden können. In Verallgemeinerung dieses Gedankens werden elektrochemische Bauelemente vorgeschlagen, welche ganz oder teilweise als Transistoren, Dioden oder Speicherelemente betrieben werden können, so dass mittels der elektrochemischen Bauelemente vollständige Schaltkreise herstellbar sind, die auch außerhalb der Sensorik einsetzbar sind. Es wird ein elektrochemisches Bauelement vorgeschlagen, welches mindestens einAvoid components and procedures. In particular, the invention offers the possibility of amplifying small voltages and currents, which contain the information to be measured, in the sensor element itself, before they can be conducted via signal lines to the evaluation electronics. In generalization of this idea electrochemical components are proposed, which can be wholly or partly operated as transistors, diodes or memory elements, so that complete circuits can be produced by means of the electrochemical components, which can also be used outside the sensor. It is proposed an electrochemical device, which at least one

Sensorelement umfasst. Unter einem Sensorelement ist allgemein ein Element zu ver- stehen, welches mindestens eine physikalische und/oder chemische Messgröße erfassen kann. Insbesondere kann es sich bei dieser Messgröße um eine Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum und/oder in einem Hohlraum handeln. Dementsprechend kann das Sensorelement beispielsweise mindestens eine sensitive Elektrode umfassen, welche diese Eigenschaft erfassen kann. Bei dieser Eigenschaft kann es sich, wie unten näher ausgeführt wird, beispielsweise um einen Anteil, beispielsweise eine Konzentration und/oder einen Partialdruck, mindestens einer Gaskomponente in dem Gas handeln, beispielsweise einen Anteil an Sauerstoff und/oder einen Anteil an Stickoxiden (NOx). Includes sensor element. Under a sensor element is generally an element to be stand, which can detect at least one physical and / or chemical measure. In particular, this measured variable may be a property of a gas in a measuring gas space and / or in a cavity. Accordingly, the sensor element may for example comprise at least one sensitive electrode which can detect this property. As described below in more detail below, this property can be, for example, a fraction, for example a concentration and / or a partial pressure, of at least one gas component in the gas, for example a proportion of oxygen and / or a proportion of nitrogen oxides (NO x). ,

Das Sensorelement umfasst mindestens eine erste Elektrode, mindestens eine zweite Elektrode und mindestens einen die erste Elektrode verbindenden ersten Elektrolyten. Unter einer Elektrode ist allgemein ein Element zu verstehen, welches in der Lage ist, den Elektrolyten mit einem elektrischen Potential und/oder einem elektrischen Strom zu beaufschlagen. Insbesondere kann die Elektrode mindestens ein Metall umfassen und/oder eine Metalllegierung. Beispielsweise können hierfür Edelmetalle verwendet werden, wie beispielsweise Platin. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Elektroden, welche neben mindestens einem Metall weiterhin mindestens ein keramisches Material umfassen, insbesondere so genannte Metall-Keramik-Verbindungen (Cer- mets). Unter einemThe sensor element comprises at least one first electrode, at least one second electrode and at least one first electrolyte connecting the first electrode. An electrode is generally to be understood as an element which is capable of applying an electric potential and / or an electric current to the electrolyte. In particular, the electrode may comprise at least one metal and / or a metal alloy. For example, precious metals can be used for this, such as platinum. Particular preference is given to the use of electrodes which, in addition to at least one metal, furthermore comprise at least one ceramic material, in particular so-called metal-ceramic compounds (cermets). Under a

Elektrolyten kann allgemein ein Werkstoff verstanden werden, welcher eine oder mehrere lonenarten, vorzugsweise genau eine lonenart, leiten kann. Beispielsweise kann es sich bei dieser lonenart um Sauerstoffionen handeln. Beispielsweise kann der Elektrolyt als Festelektrolyt ausgestaltet sein, insbesondere als keramischer Festelektrolyt, welcher mindestens ein keramisches Material umfasst. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein dotiertes Metalloxid handeln. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von dotiertem Zirkondioxid, beispielsweise Yttrium-stabilisiertem Zirkondioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertem Zirkondioxid. Alternativ oder zusätzlich zu einem Festelektrolyten kann jedoch auch eine andere Elektrolytart verwendet werden, beispiels- weise ein flüssiger Elektrolyt und/oder ein Polymer-Elektrolyt. Electrolytes can generally be understood to mean a material which can guide one or more types of ions, preferably exactly one type of ion. For example, this type of ion may be oxygen ions. For example, the electrolyte may be configured as a solid electrolyte, in particular as a ceramic solid electrolyte, which comprises at least one ceramic material. This may be, for example, a doped metal oxide. Particularly preferred is the use of doped zirconia, for example, yttria-stabilized zirconia (YSZ) and / or scandium-doped zirconia. Alternatively or in addition to a solid electrolyte, however, it is also possible to use a different type of electrolyte, for example a liquid electrolyte and / or a polymer electrolyte.

Bei dem mindestens einen Sensorelement ist die mindestens eine zweite Elektrode, welche auch mehrere zweite Elektroden umfassen kann und beispielsweise mehrteilig ausgestaltet sein kann, in mindestens einem, vorzugsweise genau einem, im Wesentli- chen abgeschlossenen ersten Hohlraum angeordnet. Dieser mindestens eine ersteIn the at least one sensor element, the at least one second electrode, which may also comprise a plurality of second electrodes and, for example, be configured in several parts, is arranged in at least one, preferably exactly one, substantially closed first cavity. This at least a first

Hohlraum kann beispielsweise in dem ersten Elektrolyten angeordnet sein und/oder zwischen dem mindestens einen ersten Elektrolyten und einem weiteren, den ersten Hohlraum im Wesentlichen abschließenden Element. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. Unter„im Wesentlichen abgeschlossen" soll dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass eine in dem Hohlraum hergestellte Gasatmosphäre, beispielsweise eine Zusammensetzung der Gasatmosphäre, sich über relevante Zeiträume im Wesentlichen nicht ändert, wenn nicht gezielt auf diese Zusammensetzung Einfluss genommen wird, beispielsweise indem über den ersten Elektrolyten und/oder über weitere Elektrolyte gezielt Gaskomponenten in den Hohlraum hinein oder aus dem Hohlraum herausgepumpt werden. Dementsprechend weist der Hohlraum vorzugsweise keine Öffnungen auf, durch welche Gas in den Hohlraum einströmen und/oder aus diesem ausströmen und/oder in diesen eindiffundieren und/oder aus diesem ausdiffundieren kann. Die Veränderung der Gaszusammensetzung in dem Hohlraum erfolgt dementsprechend vorzugsweise, wenn überhaupt, rein auf ionischem Wege, über den mindestens einen ersten Elektrolyten und/oder weitere Elektrolyte. Dementsprechend ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Hohlraum vollständig abgeschlossen ist, also keinerlei Öffnungen aufweist. Kleinere Öffnungen können jedoch toleriert werden, sofern der Gasaustausch mit anderen Räumen auf einer Zeitskala erfolgt, welche gegenüber der üblichen Verwendung des Sensorelements zu vernachlässigen ist, beispielsweise auf einer Zeitskala im Bereich mehrerer Stunden, vorzugsweise mehrerer Tage oder sogar mehrerer Wochen. Kleinere Öffnungen können auch toleriert werden, wenn eintransportiertes Gas durch eine Elektrode im Hohlraum zu einer mit dieser über einen Elektrolyten verbundenen Elektrode außerhalb des Hohlraums abgepumpt werden kann. Der erste Hohlraum kann beispielsweise vollständig ungefüllt sein, also als offener Hohlraum ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich kann dieser jedoch auch ganz oder teilweise mit einem gasdurchlässigen, porösen Material angefüllt sein, beispielsweise mit einem porösen keramischem Material wie beispielsweise einem porösem Aluminiumoxid. Derartige poröse Materialien sind beispielsweise aus der Herstellung der Lambdasonden bekannt. Beispielsweise können üblicherweise für die Diffusionsbarrieren-Herstellung verwendete Materialien verwendet werden, vorzugsweise offenporige Materialien. Derartige poröse Füllungen können beispielsweise eine Homogenisierung einer Gasatmosphäre in dem ersten Hohlraum bewirken. Der erste Hohlraum kann vorzugsweise einteilig ausgestaltet sein, kann sich jedoch auch aus mehreren, miteinander verbundenen Teil-Hohlräumen zusammensetzen. Weiterhin weist das Sensorelement mindestens eine in dem ersten Hohlraum angeordnete dritte Elektrode auf. Darüber hinaus können in dem ersten Hohlraum weitere Elektroden angeordnet sein, beispielsweise optional mindestens eine vierte Elektrode. Diese dritte und die optionale vierte Elektrode, welche voneinander und von der zweiten Elektrode verschieden sind, können wiederum ein- oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die dritte Elektrode und die zweite Elektrode und/oder die dritte und die optionale vierte Elektrode sind dabei über mindestens einen zweiten Elektrolyten miteinander verbunden. Bezüglich des zweiten Elektrolyten und dessen Ausgestaltung kann im Wesentlichen das oben bezüglich des ersten Elektrolyten Gesagte aufgeführt werden. Der zweite Elektrolyt kann grundsätzlich auch identisch oder teilidentisch mit dem ersten Elektrolyten ausgestaltet sein. Der erste Elektrolyt kann beispielsweise wiederum ein Festelektrolyt sein, kann jedoch, alternativ oder zusätzlich, auch eine andere Art von Elektrolyt umfassen. Der erste Elektrolyt und der zweite Elektrolyt können, neben der Möglichkeit einer zumindest teilweisen identischen Ausgestaltung, auch miteinander verbunden sein, beispielsweise im Rahmen eines Schichtaufbaus, so dass beispielsweise zwischen dem ersten Elektrolyten und dem zweiten Elektrolyten der erste Hohlraum ausgebildet sein kann. Cavity may be arranged for example in the first electrolyte and / or between the at least one first electrolyte and another, the first cavity substantially final element. Other embodiments are possible. In the context of the present invention, "substantially complete" is understood to mean that a gas atmosphere produced in the cavity, for example a composition of the gas atmosphere, does not substantially change over relevant periods of time unless the composition is specifically influenced, for example by selectively pumping gas components into or out of the cavity via the first electrolyte and / or via further electrolytes Accordingly, the cavity preferably has no openings through which gas flows into and / or out of the cavity and / or into the cavity Accordingly, it is particularly preferred that the gas composition in the cavity be changed, if at all, purely ionically, via the at least one first electrolyte and / or further electrolytes zugt when the first cavity is completely closed, so has no openings. However, smaller openings can be tolerated, provided that the gas exchange with other rooms on a time scale, which is negligible compared to the usual use of the sensor element, for example on a time scale in the range of several hours, preferably several days or even several weeks. Smaller openings may also be tolerated if a transported gas can be pumped out of the cavity through an electrode in the cavity to an electrode connected to it via an electrolyte. The first cavity may, for example, be completely unfilled, that is configured as an open cavity. Alternatively or additionally, however, this may also be completely or partially filled with a gas-permeable, porous material, for example with a porous ceramic material such as, for example, a porous aluminum oxide. Such porous materials are known for example from the production of lambda probes. For example, materials commonly used for diffusion barrier fabrication may be used, preferably open celled materials. For example, such porous fillings can bring about homogenization of a gas atmosphere in the first cavity. The first cavity can preferably be designed in one piece, but can also be composed of a plurality of interconnected partial cavities. Furthermore, the sensor element has at least one third electrode arranged in the first cavity. In addition, further electrodes may be arranged in the first cavity, for example optionally at least one fourth electrode. This third and the optional fourth electrode, which are different from each other and from the second electrode, can in turn be configured in one or more parts. The third electrode and the second electrode and / or the third and the optional fourth electrode are connected to one another via at least one second electrolyte. With regard to the second electrolyte and its configuration, essentially what has been said above with regard to the first electrolyte can be listed. In principle, the second electrolyte can also be configured identically or partially identical to the first electrolyte. The first electrolyte may, for example, again be a solid electrolyte, but may, alternatively or additionally, also comprise a different type of electrolyte. The first electrolyte and the second electrolyte, in addition to the possibility of an at least partially identical embodiment, also be interconnected, for example in the context of a layer structure, so that, for example, between the first electrolyte and the second electrolyte, the first cavity may be formed.

Das elektrochemische Bauelement ist eingerichtet, um einen Pumpstrom zwischen mindestens zwei der in dem ersten Hohlraum angeordneten Elektroden zu erfassen. Beispielsweise kann das elektrochemische Bauelement eingerichtet sein, um einen Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement, wie oben dargestellt, optional in dem ersten Hohlraum mindestens eine vierte Elektrode umfassen, und das elektrochemische Bauelement kann eingerichtet sein, um einen Pumpstrom zwischen der dritten Elektrode und der vierten Elektrode zu erfassen. Weiterhin kann das elektrochemische Bauelement auch eingerichtet sein, um einen Pumpstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu erfassen. Zum Zweck der Erfassung eines oder mehrerer der genannten Pumpströme kann das elektrochemische Bauelement beispielsweise mindestens eine Steuerung umfassen, welche beispielsweise ganz oder teilweise in das Sensorelement integriert sein kann und/oder welche ganz oder teilweise als externe Steuerung ausgestaltet sein kann. Die Steuerung kann beispielsweise eine oder mehrere Zuleitungen zu der ersten Elektrode, zu der zweiten Elektrode und zu der dritten Elektrode umfassen. Weiterhin kann dieThe electrochemical device is configured to detect a pumping current between at least two of the electrodes arranged in the first cavity. For example, the electrochemical device may be configured to detect a pumping current between the second electrode and the third electrode. Alternatively or additionally, as illustrated above, the sensor element may optionally include at least a fourth electrode in the first cavity, and the electrochemical device may be configured to sense a pumping current between the third electrode and the fourth electrode. Furthermore, the electrochemical device may also be configured to detect a pumping current between the first electrode and the second electrode. For the purpose of detecting one or more of said pumping currents, the electrochemical component may comprise, for example, at least one controller, which may for example be completely or partially integrated in the sensor element and / or which may be designed wholly or partly as an external controller. For example, the controller may include one or more leads to the first electrode, the second electrode, and the third electrode. Furthermore, the

Steuerung eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: eine Pumpspan- nungsquelle und/oder eine Pumpstromquelle, um eine Pumpspannung und/oder einen Pumpstrom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und/oder zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode anzulegen; einen Schalter um die erste Elektrode und die zweite Elektrode und/oder die erste Elektrode und die dritte Elektrode miteinander zu verbinden oder diese voneinander zu trennen; eine elektrische Verbindung, um die erste Elektrode und die zweite Elektrode und/oder die erste Elektrode und die dritte Elektrode miteinander zu verbinden; eine Messvorrichtung zur Erfassung eines Pumpstroms zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und/oder der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode; eine Messvorrichtung für die Erfassung einer Spannung, insbesondere einer Nernstspannung, zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und/oder für die Erfassung einer Spannung zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder für die Erfassung einer Spannung zwischen der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode. Auch weitere Elemente können, alternativ oder zusätzlich, in der Steuerung umfasst sein. Weiterhin kann die Steuerung ganz oder teilweise als computergestützte Steuerung ausgestaltet sein und kann beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen. Zur Erfassung eines Pumpstroms zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder zwischen der dritten und der optionalen vierten Elektrode kann die Steuerung beispielsweise eine Messvorrichtung für diesen Pumpstrom und/oder eine Pumpspannungsquelle und/oder eine Pumpstromquelle zwischen diesen Elektroden umfassen. Control one or more of the following elements: a pumping voltage source and / or a pumping current source to apply a pumping voltage and / or a pumping current between the first electrode and the second electrode and / or between the second electrode and the third electrode; connecting or disconnecting a switch around the first electrode and the second electrode and / or the first electrode and the third electrode; an electrical connection to interconnect the first electrode and the second electrode and / or the first electrode and the third electrode; a measuring device for detecting a pumping current between the first electrode and the second electrode and / or the second electrode and the third electrode and / or the third electrode and the optional fourth electrode; a measuring device for detecting a voltage, in particular a Nernst voltage, between the first electrode and the second electrode and / or for detecting a voltage between the second electrode and the third electrode and / or for detecting a voltage between the third electrode and the optional fourth electrode. Other elements may also be included in the controller, alternatively or additionally. Furthermore, the control can be wholly or partly designed as a computer-aided control and can comprise, for example, at least one data processing device. In order to detect a pumping current between the second electrode and the third electrode and / or between the third and the optional fourth electrode, the controller may, for example, comprise a measuring device for this pumping current and / or a pumping voltage source and / or a pumping current source between these electrodes.

Die erste Elektrode kann direkt oder indirekt mit einem Gas aus einem Messgasraum beaufschlagbar sein. Dementsprechend kann das elektrochemische Bauelement beispielsweise als Sensor eingesetzt werden, um eine oder mehrere Eigenschaften des Gases in dem Messgasraum zu erfassen, beispielsweise eine physikalische und/oder eine chemische Eigenschaft. Insbesondere kann es sich dabei, wie oben beschrieben, um einen Anteil einer Gaskomponente in dem Gas handeln. Dementsprechend kann die erste Elektrode beispielsweise unmittelbar dem Messgasraum ausgesetzt sein und/oder mit dem Messgasraum über eine oder mehrere Verbindungen verbunden sein, über welche die Beaufschlagung mit dem Gas erfolgen kann. Beispielsweise kann es sich dabei um Gaszutrittsbohrungen oder ähnliches handeln. Bei dem Messgasraum kann es sich insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln. Dementsprechend kann es sich bei dem Gas insbesondere um ein Abgas der Brennkraftmaschine handeln. Der Begriff des Messgasraums ist jedoch weit zu fassen und kann grundsätzlich einen beliebigen offenen oder geschlossenen Raum oder Teilraum umfassen. So kann dieser Raum auch beispielsweise einen Raum in einem größer gefassten Bauelement sein, beispielsweise ein Hohlraum in ei- ner Sensoranordnung, beispielsweise einer mehrzelligen Sensoranordnung, oder einem sonstigen Bauelement. So kann, alternativ oder zusätzlich, die erste Elektrode auch in einem im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Hohlraum angeordnet sein. Dementsprechend kann das Sensorelement beispielsweise zwei im Wesentlichen abgeschlossene Hohlräume umfassen, nämlich den ersten Hohlraum und den zweiten Hohlraum. Bezüglich des Begriffs„im Wesentlichen abgeschlossen" und der möglichenThe first electrode can be acted upon directly or indirectly with a gas from a measuring gas space. Accordingly, the electrochemical device may for example be used as a sensor to detect one or more properties of the gas in the measurement gas space, for example a physical and / or a chemical property. In particular, as described above, this may be a fraction of a gas component in the gas. Accordingly, the first electrode can for example be exposed directly to the sample gas space and / or be connected to the sample gas space via one or more connections, via which the admission of gas can take place. For example, these may be gas access holes or the like. The measuring gas space may in particular be an exhaust gas tract of an internal combustion engine. Accordingly, the gas may be, in particular, an exhaust gas of the internal combustion engine act. However, the term measuring gas space is to be understood broadly and may in principle include any open or closed space or subspace. For example, this space can also be a space in a larger component, for example a cavity in a sensor arrangement, for example a multicell sensor arrangement, or another component. Thus, alternatively or additionally, the first electrode may also be arranged in a substantially closed second cavity. Accordingly, the sensor element may for example comprise two substantially closed cavities, namely the first cavity and the second cavity. Concerning the term "substantially completed" and the possible

Ausgestaltungen des zweiten Hohlraums kann auf das oben bezüglich des ersten Hohlraums Gesagte verwiesen werden. In dem Fall der Verwendung eines im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Hohlraums kann dieser zweite Hohlraum beispielsweise über eine separate Pumpzelle mit Gas beaufschlagt werden, beispielsweise aus dem Messgasraum. Alternativ kann dieser zweite Hohlraum jedoch auch vollständig unbeeinflusst verbleiben, ohne dass Gas von außen in diesen zweiten Hohlraum eingepumpt oder herausgepumpt wird. Embodiments of the second cavity may be referred to the above with respect to the first cavity. In the case of using a substantially closed second cavity, this second cavity can be acted upon, for example, via a separate pumping cell with gas, for example from the sample gas space. Alternatively, however, this second cavity can also remain completely unaffected without gas being pumped or pumped from the outside into this second cavity.

Das elektrochemische Bauelement kann insbesondere eingerichtet sein, um aus dem Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode auf einen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließenden Strom, insbesondere einen zweiten Pumpstrom zu schließen. Es kann darüber hinaus, alternativ oder zusätzlich, auch eingerichtet sein, um aus dem Pumpstrom zwischen der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode auf eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode herrschende Potentialdifferenz zu schließen. Wie unten noch näher ausgeführt wird, kann dementsprechend der Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder ein aus diesem Pumpstrom abgeleitetes Signal (beispielsweise eine Spannung) genutzt werden, um den Strom zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu verstärken. Entsprechend kann auch der Pumpstrom zwischen der zweiten und der dritten Elektrode und/oder, alternativ oder zusätzlich, der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode und/oder ein aus diesem Pumpstrom abgeleitetes Signal (beispielsweise eine Spannung) genutzt werden, um die Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu verstärken, so dass ein verstärktes, abgeleitetes Signal erzeugt werden kann. Das e- lektrochemische Bauelement kann eingerichtet sein, um den Pumpstrom und/oder ein aus diesem Pumpstrom abgeleitetes Signal auszugeben, beispielsweise über eine Schnittstelle. The electrochemical component may in particular be designed to close, from the pumping current between the second electrode and the third electrode, on a current flowing between the first electrode and the second electrode, in particular a second pumping current. In addition, as an alternative or in addition, it may also be designed to close the pump current between the third electrode and the optional fourth electrode to a potential difference prevailing between the first electrode and the second electrode. As will be explained in more detail below, the pumping current between the second electrode and the third electrode and / or a signal derived from this pumping current (for example a voltage) can accordingly be used to amplify the current between the first electrode and the second electrode. Accordingly, the pumping current between the second and the third electrode and / or, alternatively or additionally, the third electrode and the optional fourth electrode and / or a signal derived from this pumping current (for example a voltage) can also be used to determine the voltage between the amplify the first electrode and the second electrode, so that an amplified, derived signal can be generated. The electrochemical device may be configured to control the pumping current and / or a output signal derived from this pumping current, for example via an interface.

Das elektrochemische Bauelement kann weiterhin eingerichtet sein, um aus dem Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder, alternativ oder zusätzlich, zwischen der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode auf ein elektrochemisches Potential der ersten Elektrode zu schließen. Dieses e- lektrochemische Potential, bei welchem es sich beispielsweise um ein Nernst-Potential handeln kann, kann beispielsweise erfasst werden, indem das elektrochemische Bau- element eingerichtet ist, um die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch miteinander zu verbinden, insbesondere miteinander kurzzuschließen. Alternativ kann die elektrische Verbindung auch beispielsweise einen oder mehrere elektrische Widerstände umfassen, beispielsweise Ohm'sche Widerstände. Auf diese Weise kann durch die elektrische Verbindung beispielsweise eine konstante Potentialdifferenz und/oder ein gleiches Elektrodenpotential an der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode hergestellt werden. Dementsprechend kann beispielsweise ein Ausgleich der Gasatmosphären im Bereich der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfolgen, über den ersten Elektrolyten. Herrscht beispielsweise eine Partialdruckdifferenz bezüglich des Sauerstoffs an der ersten Elektrode und an der zweiten Elektrode, so kann durch den ersten Elektrolyten so lange Sauerstoff zur ersten Elektrode oder zur zweiten E- lektrode gepumpt werden, bis die Partialdruckdifferenz ausgeglichen ist. Dies kann durch den genannten Kurzschluss und/oder die auf andere Weise gestaltete Verbindung erzielt werden. Die Verbindung kann dauerhaft oder temporär hergestellt werden. Das elektrochemische Bauelement kann eingerichtet sein, um aus dem elektrochemischen Potential der ersten Elektrode auf eine oder mehrere der folgenden Messgrößen zu schließen: eine Messgaszusammensetzung an der ersten Elektrode; einen Druck eines Messgases an der ersten Elektrode, insbesondere einen Absolutdruck; eine Temperatur des Sensorelements und/oder eine Temperatur eines Messgases an der ersten Elektrode und/oder an der zweiten Elektrode. Ausführungsbeispiele zur Erfassung der genannten Messgrößen werden unten näher beschrieben. The electrochemical component can furthermore be set up to close the pump current between the second electrode and the third electrode and / or, alternatively or additionally, between the third electrode and the optional fourth electrode to an electrochemical potential of the first electrode. This electrochemical potential, which can be, for example, a Nernst potential, can be detected, for example, by the electrochemical component being set up in order to electrically connect the first electrode and the second electrode, in particular to short-circuit each other. Alternatively, the electrical connection may also include, for example, one or more electrical resistors, for example ohmic resistors. In this way, by the electrical connection, for example, a constant potential difference and / or a same electrode potential at the first electrode and the second electrode can be produced. Accordingly, for example, an equalization of the gas atmospheres in the region of the first electrode and the second electrode can take place via the first electrolyte. If, for example, there is a partial pressure difference with respect to the oxygen at the first electrode and at the second electrode, then oxygen can be pumped through the first electrolyte to the first electrode or to the second electrode until the partial pressure difference is compensated. This can be achieved by said short circuit and / or otherwise designed connection. The connection can be made permanently or temporarily. The electrochemical device may be configured to derive from the electrochemical potential of the first electrode one or more of the following measured variables: a measurement gas composition at the first electrode; a pressure of a measuring gas at the first electrode, in particular an absolute pressure; a temperature of the sensor element and / or a temperature of a measurement gas at the first electrode and / or at the second electrode. Embodiments for detecting the mentioned measured variables are described in more detail below.

Das elektrochemische Bauelement kann insbesondere eingerichtet sein, um das Sensorelement als Transistor zu betreiben. In diesem Fall wird das Sensorelement gemäß der obigen Definition beispielsweise nicht mehr als Sensorelement im eigentlichen Sinne eingesetzt, so dass die Sensorfunktion nicht mehr im Vordergrund steht sondern le- diglich als Teilfunktionen für die Gesamtfunktion des elektrochemischen Bauelements genutzt wird. Unter einem Transistor ist dabei allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, welches zum Schalten und/oder Verstärken eines oder mehrerer elektrischer Signale ohne mechanische Bewegungen eingerichtet ist. Bei den elektrischen Signalen kann es sich beispielsweise um Ströme und/oder umThe electrochemical component may in particular be designed to operate the sensor element as a transistor. In this case, the sensor element according to the above definition, for example, no longer used as a sensor element in the true sense, so that the sensor function is no longer in the foreground but le- is used diglich as sub-functions for the overall function of the electrochemical device. In the context of the present invention, a transistor is generally understood to mean an element which is set up for switching and / or amplifying one or more electrical signals without mechanical movements. The electrical signals may be, for example, currents and / or order

Spannungen handeln. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist das elektrochemische Bauelement eingerichtet, um eine zwischen der ersten Elektrode und der zweiten E- lektrode angelegte Eingangsspannung in einen Strom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder der dritten Elektrode und der optionalen vierten E- lektrode umzuwandeln. Dies kann beispielsweise kombiniert werden mit der oben beschriebenen Ausgestaltung des elektrochemischen Bauelements, in welchem sich die erste Elektrode in einem zweiten Hohlraum befindet. Dementsprechend kann dieser zweite Hohlraum beispielsweise mit einer definierten Gasatmosphäre beaufschlagt werden, beispielsweise mit einem definierten Sauerstoffgehalt. In diesem Fall wird be- reits eine geringe, von außen zwischen die erste Elektrode und die zweite Elektrode angelegte Spannung als Eingangssignal zu einer Änderung der Gaszusammensetzung in den beiden Hohlräumen, beispielsweise zur Änderung einer Sauerstoffkonzentration, in den beiden Hohlräumen führen. Diese wird zu einem hohen Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode verstärkt. Ausführungsbeispiele werden unten näher erläutert. Tensions act. In this embodiment of the invention, the electrochemical device is arranged to convert an input voltage applied between the first electrode and the second electrode into a current between the second electrode and the third electrode and / or the third electrode and the optional fourth electrode , This can for example be combined with the above-described embodiment of the electrochemical component in which the first electrode is located in a second cavity. Accordingly, this second cavity can be acted upon, for example, with a defined gas atmosphere, for example with a defined oxygen content. In this case, a small voltage applied from the outside between the first electrode and the second electrode will already lead, as an input signal, to a change in the gas composition in the two cavities, for example to change an oxygen concentration, in the two cavities. This is amplified to a high pumping current between the second electrode and the third electrode and / or the third electrode and the optional fourth electrode. Embodiments will be explained in more detail below.

Alternativ oder zusätzlich zu der Ausgestaltung des Sensorelements als Transistor kann das elektrochemische Bauelement auch eingerichtet sein, um das Sensorelement als Diode zu betreiben. Auch eine Kombination von mindestens einem als Transistor betriebenen Sensorelement mit mindestens einem als Diode betriebenen Sensorelement ist möglich. Unter einer Diode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein e- lektrisches Bauelement zu verstehen, welches den Strom nur in einer Richtung passieren lässt und in der anderen Richtung zumindest näherungsweise den Strom sperrt. In anderen Worten soll die Strom-Spannungs-Kennlinie in beiden Richtungen stark a- symmetrisch ausgestaltet sein. Bei dieser Ausgestaltung des elektrochemischen Bauelements ist das elektrochemische Bauelement eingerichtet, um die erste Elektrode und die dritte Elektrode miteinander zu verbinden, beispielsweise miteinander kurzzuschließen und/oder über einen oder mehrere Widerstände miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann dies, wie oben dargestellt, durch einen oder mehrere entsprechende Schalter erfolgen. Bei dieser Ausgestaltung wird der Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode in einer Stromrichtung im Wesentlichen gesperrt und in einer entgegengesetzten Stromrichtung ermöglicht. Ausführungsbeispiele dieser Ausgestaltung werden unten näher beschrieben. Auch in dieser Ausgestaltung ist die erste Elektrode vorzugsweise in einem im Wesentlichen abgeschlosse- nen zweiten Hohlraum angeordnet. Alternatively or in addition to the configuration of the sensor element as a transistor, the electrochemical component can also be set up to operate the sensor element as a diode. A combination of at least one sensor element operated as a transistor with at least one sensor element operated as a diode is also possible. In the context of the present invention, a diode is to be understood as meaning an electrical component which allows the current to pass only in one direction and at least approximately blocks the current in the other direction. In other words, the current-voltage characteristic curve should be designed to be highly symmetrical in both directions. In this embodiment of the electrochemical component, the electrochemical component is set up to connect the first electrode and the third electrode to one another, for example to short-circuit each other and / or to connect to one another via one or more resistors. For example, as shown above, this can be done by one or more corresponding switches. In this embodiment, the pumping current between the second electrode and the third electrode in a current direction substantially locked and allows in an opposite direction of current. Embodiments of this embodiment will be described in more detail below. Also in this embodiment, the first electrode is preferably arranged in a substantially closed second cavity.

In einer dritten möglichen Ausgestaltung als elektrisches Bauelement ist das elektrochemische Bauelement eingerichtet um das Sensorelement als Speicherelement zu betreiben. Unter einem Speicherelement ist dabei im Rahmen der vorliegen- den Erfindung ein Element zu verstehen, welches wahlweise in mindestens zwei mögliche, messbare Zustände bringbar ist und dort gehalten werden kann, wobei auch mehr als zwei mögliche Zustände realisierbar sein können. Der gewählte beziehungsweise eingestellte Zustand soll dabei in einem späteren Zustand wieder erfassbar sein, beispielsweise durch einen Auslesevorgang. Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung des mindestens einen Sensorelements als Transistor und/oder als Diode kann das e- lektrochemische Bauelement also auch eingerichtet sein, um das mindestens eine Sensorelement oder zumindest eines seiner Sensorelemente als derartiges Speicherelement zu betreiben. Dabei wird in dem ersten Hohlraum mittels der ersten Elektrode, dem ersten Elektrolyten und der zweiten Elektrode eine definierte Messgasatmosphäre eingestellt. Unter einer definierten Messgasatmosphäre ist eine Atmosphäre zu verstehen, welche zumindest hinsichtlich einer relevanten Größe ausreichend bekannt ist. Beispielsweise kann es sich bei dieser relevanten Größe um einen Anteil (beispielsweise einen Partialdruck und/oder eine Konzentration) hinsichtlich einer erfassbaren Gaskomponente handeln, beispielsweise hinsichtlich Sauerstoff. Dieses Einstellen ei- ner definierten Atmosphäre kann, wie unten noch näher erläutert wird, beispielsweise über einen oder mehrere entsprechende Pumpvorgänge erfolgen. Anschließend an die Einstellung der definierten Messgasatmosphäre wird für eine Speicherdauer, also für eine Zeitdauer während deren der Speicherzustand des Speicherelements erhalten bleiben soll, die elektrische Verbindung zwischen den Pumpelektroden geöffnet bzw. unterbrochen. Dies hat zur Folge, dass keine Ionen in den ersten Hohlraum hinein- und/oder aus dem ersten Hohlraum herausgepumpt werden können. Auch bei einem Reduzieren oder Ausschalten der Beheizung des Speicherelements bleibt die Information, nämlich die Menge der gespeicherten Gasmoleküle erhalten. Für ein Auslesen des Speicherelements muss, vorzugsweise durch ein Anheben einer Betriebstempera- tur des Sensorelements, die lonenleitfähigkeit des ersten Elektrolyten und/oder des zweiten Elektrolyten wieder angehoben werden Dann kann aus dem Pumpstrom zwi- sehen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder aus einer Nernstspan- nung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode auf die Messgasatmosphäre in dem ersten Hohlraum geschlossen werden, ohne dessen Partialdruck, d.h. seinen Informationszustand, zu ändern. Das elektrochemische Bauelement kann ein- gerichtet sein, um den Pumpstrom und/oder die Nernstspannung auszulesen. Das e- lektrochemische Bauelement kann eingerichtet sein, um die genannten Verfahrensschritte durchzuführen, beispielsweise nacheinander, zeitlich parallel oder wiederholt. Weiterhin können zusätzliche, nicht genannte Schritte durchgeführt werden. Auch diese Ausgestaltung kann beispielsweise wiederum derart eingerichtet sein, dass die erste Elektrode in einem im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Hohlraum angeordnet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Partialdruckdifferenz zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum, beispielsweise eine Sauerstoff- Partialdruckdifferenz, während des Speicherzustands aufrechterhalten werden. Nach Wiederherstellung der lonenleitfähigkeit können die sich einstellenden Nernst-In a third possible embodiment as an electrical component, the electrochemical component is set up to operate the sensor element as a storage element. In the context of the present invention, a memory element is understood to mean an element which can be selectively brought into at least two possible, measurable states and held there, and more than two possible states can also be realized. The selected or set state should be detectable again in a later state, for example by a read-out process. Alternatively or in addition to the use of the at least one sensor element as a transistor and / or as a diode, the electrochemical component can thus also be set up to operate the at least one sensor element or at least one of its sensor elements as such a memory element. In this case, a defined measuring gas atmosphere is adjusted in the first cavity by means of the first electrode, the first electrolyte and the second electrode. A defined measurement gas atmosphere is to be understood as an atmosphere which is sufficiently known at least with regard to a relevant quantity. For example, this relevant quantity may be a fraction (for example a partial pressure and / or a concentration) with regard to a detectable gas component, for example with regard to oxygen. This setting of a defined atmosphere can, as will be explained in more detail below, for example, take place via one or more corresponding pumping operations. Subsequent to the setting of the defined measuring gas atmosphere, the electrical connection between the pumping electrodes is opened or interrupted for a storage period, ie for a period during which the memory state of the memory element is to be maintained. As a result, no ions can enter and / or be pumped out of the first cavity into the first cavity. Even if the heating of the storage element is reduced or switched off, the information, namely the amount of stored gas molecules, remains intact. For read-out of the storage element, preferably by raising an operating temperature of the sensor element, the ion conductivity of the first electrolyte and / or of the second electrolyte must be raised again. see the second electrode and the third electrode and / or from a Nernstspan- voltage between the first electrode and the second electrode to be closed on the sample gas atmosphere in the first cavity, without changing the partial pressure, ie its information state. The electrochemical device may be configured to read the pumping current and / or the Nernst voltage. The electrochemical component can be set up in order to carry out the mentioned method steps, for example successively, parallel in time or repeated. Furthermore, additional, not mentioned steps can be performed. This embodiment, too, can in turn be configured such that the first electrode is arranged in a substantially closed second cavity. In this way, for example, a partial pressure difference between the first cavity and the second cavity, for example an oxygen partial pressure difference, can be maintained during the storage state. After the ionic conductivity has been restored, the Nernst

Spannungsdifferenzen zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode und/oder ein zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode fließender Strom über den zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode fließenden Pumpstrom und/oder ein aus diesem Pumpstrom abgeleitetes Signal verstärkt werden, so dass ein Auslesevorgang erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann der im ersten Hohlraum gespeicherte Partialdruck auch direkt aus der insgesamt transportierbaren Ladungsmenge zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ermittelt werden. Hierfür ist es nicht zwingend erforderlich, dass sich die erste Elektrode in einem Hohlraum bzw. einer definierten Gasatmosphäre befindet. Voltage differences between the first electrode and the second electrode and / or a current flowing between the first electrode and the second electrode current through the pumping current flowing between the second electrode and the third electrode pumping current and / or amplified from this pumping current signal are amplified, so that a Readout occurs. Alternatively or additionally, the partial pressure stored in the first cavity can also be determined directly from the total transportable amount of charge between the first electrode and the second electrode. For this purpose, it is not absolutely necessary that the first electrode is located in a cavity or a defined gas atmosphere.

Die oben beschriebenen Beispiele der Verwendung des Sensorelements als Transistor und/oder als Diode und/oder als Speicherelement stellen nur mögliche Beispiele dar, wie das elektrochemische Bauelement allgemein in elektrischen Schaltkreisen eingesetzt werden kann oder zu elektrischen Schaltkreisen erweitert werden kann. Dabei können auch konventionelle elektrische Bauelemente eingesetzt werden, beispielsweise passive und/oder aktive elektrische Bauelemente. So kann das elektrochemische Bauelement beispielsweise zusammen mit einem oder mehreren der folgenden Elemente eingesetzt werden: einer Kapazität, insbesondere einer gedruckten metallischen Kapazität; einem Widerstand, insbesondere einem gedruckten Widerstand; einer Inak- tivität, insbesondere einer gedruckten Inaktivität; einer elektrochemischen Doppelschichtkapazität; einer Induktivität, die als metallische und/oder als elektrolytische Spu- le ausgeführt sein kann. Auch Kombinationen der genannten und/oder anderer elektrischer Bauelemente sind möglich. Diese Bauelemente können ganz oder teilweise auch in das Sensorelement und/oder in andere Bestandteile des elektrochemischen Bauelements integriert sein, beispielsweise in einem keramischen Schichtaufbau des Sen- sorelements. Auf diese Weise kann beispielsweise ein hochtemperaturfester Rechenprozessor oder eine hochtemperaturfeste drahtlose Signalübertragungseinheit erzeugt werden. Auch andere, hochtemperaturfeste elektrische Bauelemente lassen sich auf diese Weise erzeugen. Das elektrochemische Bauelement kann weiterhin eingerichtet sein, um eine Spannung, welche den Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode antreibt, anzupassen, insbesondere nachzuführen. Insbesondere kann auf diese Weise ein Ohm'scher Spannungsabfall berücksichtigt werden. Diese Nachführung kann bei- spielsweise ebenfalls ganz oder teilweise in die oben beschriebene Steuerung integriert werden. The above-described examples of the use of the sensor element as a transistor and / or as a diode and / or as a storage element are only possible examples of how the electrochemical device can generally be used in electrical circuits or extended to electrical circuits. It is also possible to use conventional electrical components, for example passive and / or active electrical components. For example, the electrochemical device can be used with one or more of the following elements: a capacitance, in particular a printed metallic capacitance; a resistor, in particular a printed resistor; an inactivity, in particular a printed inactivity; an electrochemical double-layer capacitance; an inductance that can be used as metallic and / or electrolytic le can be executed. Combinations of said and / or other electrical components are possible. These components can also be completely or partially integrated in the sensor element and / or in other components of the electrochemical component, for example in a ceramic layer structure of the sensor element. In this way, for example, a high-temperature-resistant computing processor or a high-temperature resistant wireless signal transmission unit can be generated. Other, high-temperature resistant electrical components can be produced in this way. The electrochemical device may further be arranged to adapt, in particular track, a voltage which drives the pumping current between the second electrode and the third electrode and / or the third electrode and the optional fourth electrode. In particular, an ohmic voltage drop can be taken into account in this way. This tracking can also be integrated, for example, completely or partially into the control described above.

Neben dem elektrochemischen Bauelement in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen wird weiterhin ein Verfahren zur Erfassung einer Kompo- nente eines Gases in einem Messgasraum vorgeschlagen. Diese Gaskomponente kann beispielsweise in Form eines Anteils dieser Komponente, beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder eines Prozentsatzes, erfasst werden. Der Messgasraum kann beispielsweise ein abgeschlossener Messgasraum sein und/oder ein geöffneter Messgasraum, beispielsweise ein Abgastrakt einer Brennkraftmaschine. Bei der Kom- ponente des Gases es kann sich insbesondere um Sauerstoff und/oder Stickoxid handeln. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird mindestens ein elektrochemisches Bauelement in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen verwendet. Insbesondere kann es sich dabei um ein elektrochemisches Bauelement in einer Ausgestaltung handeln, in welcher die erste Elektrode direkt oder indirekt mit Gas aus dem Messgasraum beaufschlagbar ist. Dementsprechend ist die erste Elektrode vorzugsweise nicht in einem im Wesentlichen abgeschlossenen zweiten Elektrodenhohlraum angeordnet. Auch eine derartige Anordnung ist jedoch grundsätzlich möglich, beispielsweise indem Gas in diesen zweiten Hohlraum hineingepumpt wird. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird mindestens ein Pumpstrom zwischen der ersten E- lektrode und der zweiten Elektrode mittels des Pumpstroms zwischen der zweiten E- lektrode und der dritten Elektrode und/oder mindestens eine Nernst-Spannung zwi- sehen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode mittels des Pumpstroms zwischen mindestens zwei in dem ersten Hohlraum angeordneten Elektroden, beispielsweise zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode, beziehungsweise ein aus diesen Pumpströmen abgeleitetes Signal erfasst, insbesondere verstärkt. Für die Prinzipien der Verstärkung kann auf die obige Beschreibung sowie auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen verwiesen werden. In addition to the electrochemical component in one or more of the embodiments described above, a method for detecting a component of a gas in a measuring gas space is also proposed. This gas component can be detected, for example, in the form of a proportion of this component, for example in the form of a partial pressure and / or a percentage. The measuring gas space can be, for example, a closed measuring gas space and / or an opened measuring gas space, for example an exhaust gas tract of an internal combustion engine. The component of the gas may in particular be oxygen and / or nitric oxide. In the proposed method, at least one electrochemical device is used in one or more of the embodiments described above. In particular, this can be an electrochemical component in an embodiment in which the first electrode can be acted upon directly or indirectly with gas from the measurement gas space. Accordingly, the first electrode is preferably not disposed in a substantially closed second electrode cavity. However, such an arrangement is also possible in principle, for example by pumping gas into this second cavity. In the proposed method, at least one pumping current is connected between the first electrode and the second electrode by means of the pumping current between the second electrode and the third electrode and / or at least one Nernst voltage between the second electrode and the second electrode. see the first electrode and the second electrode by means of the pumping current between at least two electrodes arranged in the first cavity, for example between the second electrode and the third electrode and / or the third electrode and the optional fourth electrode, or a signal derived from these pumping currents detected signal , especially reinforced. For the principles of amplification, reference may be made to the above description and to the following description of preferred embodiments.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schaltkreises vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren wird mindestens ein elektrochemisches Bauelement in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausgestaltungen verwendet. Dabei wird das mindestens eine Sensorelement des elektrochemischen Bauelements in einer oder mehreren der folgenden Funktionen eingesetzt: als Transistor; als Diode; als Speicherelement. Wie oben beschrieben, kann auch eine Kombination mit einem oder mehreren herkömmlichen elektrischen Elementen erfolgen, beispielsweise mit Kapazitäten, Widerständen, Induktivitäten, aktiven elektrischen Bauelementen oder anderen Bauelementen. Das Verfahren kann, wie oben ausgeführt, derart ausgestaltet werden, dass diese zusätzlichen elektrischen Bauelemente ganz oder teilweise in dem Sensorelement und/oder anderen Teilen des elektrisch-chemischen Bauelements integriert werden, insbesondere in einer Keramik des Sensorelements. Dementsprechend kann mindestens ein aktives und/oder passives elektrisches Bauelement in einer Keramik des Sensorelements integriert werden. Das Verfahren kann insbesondere derart ausgestaltet werden, dass dieses zur Herstellung eines hochtemperaturfesten Rechenprozessors eingesetzt wird, welcher ganz oder teilweise als keramisches Bauelement ausgestaltet ist. Furthermore, a method for producing an electrical circuit is proposed. In this method, at least one electrochemical device is used in one or more of the embodiments described above. In this case, the at least one sensor element of the electrochemical component is used in one or more of the following functions: as a transistor; as a diode; as a storage element. As described above, a combination may also be made with one or more conventional electrical elements, such as capacitors, resistors, inductors, active electrical devices, or other devices. The method can, as stated above, be configured such that these additional electrical components are fully or partially integrated in the sensor element and / or other parts of the electrically-chemical device, in particular in a ceramic of the sensor element. Accordingly, at least one active and / or passive electrical component can be integrated in a ceramic of the sensor element. In particular, the method can be configured in such a way that it is used to produce a high-temperature-resistant arithmetic processor which is wholly or partly designed as a ceramic component.

Das elektrochemische Bauelement sowie die vorgeschlagenen Verfahren in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen weisen gegenüber herkömmlichen elektrochemischen Bauelementen zahlreiche Vorteile auf. Wird das elektrochemi- sehe Bauelement für die Erfassung einer Komponente eines Gases verwendet, so werden die oben beschriebenen, bei herkömmlichen Bauelementen inhärenten Nachteile hinsichtlich elektrischer Störungen vermieden. Es kann eine interne Verstärkung der Nernst-Signale und/oder der Pumpströme erfolgen, indem der Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode und/oder zwischen der dritten Elektrode und der optionalen vierten Elektrode, welcher beispielsweise als Kreisstrom ausgestaltet sein kann, direkt oder über ein daraus abgeleitetes Signal ausgewertet wird. Es findet also eine interne Verstärkung statt, bevor das eigentliche Signal, beispielsweise über entsprechende Zuleitungen, ausgegeben werden kann. Dementsprechend lassen sich beispielsweise auch außerhalb von λ = 1 liegende λ-Bereiche auswerten, ohne dass Störsignale über die Signalleitungen das eigentliche Messsignal allzu stark beeinflussen. The electrochemical device as well as the proposed methods in one or more of the embodiments described above have numerous advantages over conventional electrochemical devices. If the electrochemical device is used for detecting a component of a gas, the above-described disadvantages inherent in conventional components with regard to electrical disturbances are avoided. An internal amplification of the Nernst signals and / or the pumping currents can take place by the pumping current between the second electrode and the third electrode and / or between the third electrode and the optional fourth electrode, which can be configured as a circular current, for example evaluated by a derived signal becomes. Thus, an internal amplification takes place before the actual signal can be output, for example via corresponding supply lines. Accordingly, it is also possible to evaluate λ ranges lying outside of λ = 1, for example, without interfering signals over the signal lines influencing the actual measurement signal too much.

Weiterhin wird vorgeschlagen, das elektrochemische Bauelement auch zu anderen Zwecken als zu Sensorzwecken einzusetzen, in Verallgemeinerung des genannten Gedankens der internen Verstärkung. Dementsprechend können, aus der üblichen Halbleitertechnologie bekannte Prinzipien, wie beispielsweise das Transistorprinzip, das Diodenprinzip oder das Speicherprinzip, auch im Rahmen der elektrochemischen Bauelemente gemäß der Erfindung realisiert werden, so dass sich beispielsweise hochtemperaturfeste Bauelemente realisieren lassen. Ein weiterer Vorteil dieser Bauelemente gegenüber herkömmlicher Halbleitertechnologie besteht darin, dass sehr große Signal-Verstärkungsfaktoren realisierbar sind und dass auch sehr große Ströme (im Ampere-Bereich oder größer) gesteuert werden können. Furthermore, it is proposed to use the electrochemical device for purposes other than for sensor purposes, in generalization of the said idea of internal gain. Accordingly, known from conventional semiconductor technology principles, such as the transistor principle, the diode principle or the storage principle can also be realized in the context of electrochemical devices according to the invention, so that, for example, high temperature resistant components can be realized. Another advantage of these components over conventional semiconductor technology is that very large signal amplification factors can be realized and that even very large currents (in the ampere range or greater) can be controlled.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen: Show it:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Bauelements in Form eines keramischen Sensors mit interner Verstärkung einer Nernst-Spannung oder eines Pumpstroms; Figure 1 shows an embodiment of an electrochemical device in the form of a ceramic sensor with internal gain of a Nernst voltage or a pumping current;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines elektrochemischen Bauelements zur Realisierung eines Transistors, einer Diode oder eines Speicherelements und Figure 2 shows an embodiment of an electrochemical device for the realization of a transistor, a diode or a memory element and

Figur 3 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 mit einer zusätzlichen vierten Elektrode. Ausführungsbeispiele Figure 3 shows a modification of the embodiment of Figure 1 with an additional fourth electrode. embodiments

In den Figuren 1 ,2 und 3 sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer elektrochemischer Bauelemente 1 10 dargestellt, mittels derer die verschiedenen Aspekte der vor- liegenden Erfindung realisierbar sind. Diese Ausführungsbeispiele werden im Folgenden im Wesentlichen gemeinsam beschrieben. Dabei stellen Figur 1 und Figur 3 jeweils einen Aufbau des elektrochemischen Bauelements 1 10 dar, welcher vorzugsweise für Sensoranwendungen eingesetzt wird, um eine Eigenschaft eines Gases in einem Messgasraum 1 12 zu erfassen. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Ab- gastrakt einer Brennkraftmaschine handeln. Auch andere Anwendungen sind jedoch möglich. Figur 2 beschreibt hingegen ein Ausführungsbeispiel, welches insbesondere zur Realisierung elektrischer Schaltungen und/oder in elektrischen Schaltungen eingesetzt werden kann. Anhand dieser schematisch dargestellten elektrochemischen Bauelemente sollen im Folgenden auch die entsprechenden Verfahren beziehungsweise Verwendungen beschrieben werden. FIGS. 1, 2 and 3 show exemplary embodiments of electrochemical components 110 according to the invention, by means of which the various aspects of the present invention can be realized. These embodiments will be described below substantially together. In this case, Figure 1 and Figure 3 each represent a structure of the electrochemical device 1 10, which is preferably used for sensor applications to detect a property of a gas in a sample gas chamber 1 12. For example, this may be an exhaust tract of an internal combustion engine. However, other applications are possible. In contrast, FIG. 2 describes an exemplary embodiment which can be used in particular for the realization of electrical circuits and / or in electrical circuits. On the basis of these electrochemical components shown schematically, the corresponding methods or uses will be described below.

Das elektrochemische Bauelement 1 10 in dem Aufbau gemäß Figur 1 weist ein Sensorelement 1 1 1 auf. Dieses Sensorelement 1 1 1 ist beispielsweise als keramisches Sensorelement hergestellt, beispielsweise in Form eines keramischen Schichtaufbaus. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Das SensorelementThe electrochemical device 1 10 in the structure of Figure 1 has a sensor element 1 1 1. This sensor element 1 1 1 is for example made as a ceramic sensor element, for example in the form of a ceramic layer structure. However, other embodiments are possible in principle. The sensor element

1 1 1 umfasst eine erste Elektrode 1 14, eine zweite Elektrode 1 16 sowie einen die erste Elektrode 1 14 und die zweite Elektrode 1 16 verbindenden ersten Elektrolyten 1 18. Im Folgenden sei angenommen, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausführungsformen, dass es sich bei dem ersten Elektrolyten 1 18 um einen Festelektrolyten handelt, insbesondere um einen keramischen Festelektrolyten, insbesondere um Yttriumstabilisiertes Zirkondioxid, mit Sauerstoffionen-leitenden Eigenschaften. Die erste E- lektrode 1 14 und die zweite Elektrode 1 16 sind dabei bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen auf einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Elektrolyten 1 18 angeordnet. Auch Ausgestaltungen mit nebeneinander liegenden Elektroden 1 14, 1 16 sind jedoch grundsätzlich möglich. 1 1 1 comprises a first electrode 1 14, a second electrode 1 16 and a first electrolyte 1 18 connecting the first electrode 1 14 and the second electrode 1 16. In the following it is assumed, without limitation of other possible embodiments, that the FIG The first electrolyte 18 is a solid electrolyte, in particular a ceramic solid electrolyte, in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide, with oxygen-ion-conducting properties. The first electrode 1 14 and the second electrode 1 16 are arranged in the described embodiments on opposite sides of the first electrolyte 1 18. However, embodiments with adjacent electrodes 1 14, 1 16 are in principle possible.

Die erste Elektrode 1 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar der Atmosphäre des Messgasraums 1 12 ausgesetzt. Auch andere Ausgestaltungen, in welchen die erste Elektrode 1 14 mit Gas aus dem Messgasraum 1 12 beaufschlagbar ist, sind jedoch grundsätzlich möglich. So kann die erste Elektrode 1 14 auch beispielsweise in tieferenThe first electrode 1 14 is exposed directly to the atmosphere of the sample gas chamber 1 12 in this embodiment. However, other embodiments, in which the first electrode 1 14 can be acted upon with gas from the sample gas chamber 1 12, are in principle possible. Thus, the first electrode 1 14, for example, in deeper

Schichtebenen angeordnet sein und über entsprechende Bohrungen und/oder Kanäle mit dem Messgasraum 1 12 verbindbar sein. Die zweite Elektrode 1 14 ist in einem im Wesentlichen abgeschlossenen ersten Hohlraum 120 im Inneren des Schichtaufbaus angeordnet. Dieser erste Hohlraum 120 kann, wie in Figur 1 angedeutet, ungefüllt oder auch ganz oder teilweise mit einem gasdurchlässigen, porösen Material gefüllt sein. Weiterhin ist in dem ersten Hohlraum 120 mindestens eine dritte Elektrode 122 angeordnet. Diese dritte Elektrode 122 ist mit der zweiten Elektrode 1 16 über einen zweiten Elektrolyten 124 verbunden. Dieser zweite Elektrolyt 124 kann auch ganz oder teilweise mit dem ersten Elektrolyten 1 18 identisch sein. Weiterhin ist in der dargestellten Ausführungsform gemäß Figur 1 eine Anordnung gewählt, bei welcher die Elektroden 1 16, 122 aufeinander gegenüberliegenden Seiten des ersten Hohlraums 120 angeordnet sind. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich möglich, beispielsweise Ausgestaltungen mit nebeneinander liegenden Elektroden 1 16, 122. Die erste Elektrode 1 14, die zweite Elektrode 1 16 und die dritte Elektrode 122 sind über in Figur 1 angedeutete Elektrodenzuleitungen 126, 128 beziehungsweise 130 elektrisch kontaktier- bar. Layer layers may be arranged and via corresponding holes and / or channels be connected to the sample gas chamber 1 12. The second electrode 1 14 is arranged in a substantially closed first cavity 120 in the interior of the layer structure. As indicated in FIG. 1, this first cavity 120 may be unfilled or also completely or partially filled with a gas-permeable, porous material. Furthermore, at least one third electrode 122 is arranged in the first cavity 120. This third electrode 122 is connected to the second electrode 1 16 via a second electrolyte 124. This second electrolyte 124 may also be wholly or partially identical to the first electrolyte 118. Furthermore, in the illustrated embodiment according to FIG. 1, an arrangement is selected in which the electrodes 1 16, 122 are arranged on opposite sides of the first cavity 120. Other configurations are also possible in principle, for example embodiments with adjacent electrodes 1 16, 122. The first electrode 14, the second electrode 16 and the third electrode 122 are electrically contactable via electrode leads 126, 128 or 130 indicated in FIG ,

Weiterhin weist das elektrochemische Bauelement 1 10 gemäß Figur 1 optional eine Steuerung 132 auf. Diese Steuerung 132 ist in Figur 1 lediglich angedeutet und kann die dargestellten Bauelemente optional oder in beliebiger Auswahl oder Kombination umfassen. So kann die Steuerung 132 beispielsweise eine erste Spannungs- und/oder Stromquelle 134 umfassen, welche auch als variable und/oder steuerbare Spannungsund/oder Stromquelle ausgestaltet sein kann und welche zwischen der ersten Elektrodenzuleitung 126 und der zweiten Elektrodenzuleitung 128 angeordnet ist. Weiterhin kann die Steuerung 132, alternativ oder zusätzlich, eine zweite Spannungs- und/oder Stromquelle 136 umfassen, welche ebenfalls wiederum fest oder variabel, insbesondere steuerbar und/oder regelbar ausgestaltet sein kann, wie auch die erste Spannungsund/oder Stromquelle 134, und welche zwischen der zweiten Elektrodenzuleitung 128 und der dritten Elektrodenzuleitung 130 angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Polaritäten der Spannungs- und/oder Stromquellen 134, 136 bevorzugt sind, dass jedoch auch andere Polaritäten wählbar sind, insbesondere auch umgekehrte Polaritäten. Die Spannungs- und/oder Stromquellen 134, 136 können beispielsweise eingerichtet sein, um eine Spannung von 1 V oder ähnliche Spannungen zu erzeugen. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. Weiterhin kann die Steuerung 132 optional eine oder mehrere Messvorrichtungen umfassen. So können beispielsweise eine erste Strommessvorrichtung 138 in der ersten Elektrodenzuleitung 126 und/oder eine zweite Strommessvorrichtung 140 in der zweiten Elektrodenzuleitung 128 und/oder eine dritte Strommessvorrichtung 142 in der dritten Elektrodenzuleitung 130 angeordnet sein. Die zweite Strommessvorrichtung 140 und/oder die dritte Strommessvorrichtung 142 können beispielsweise eingesetzt wer- den, um einen Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode 1 16 und der dritten Elektrode 122 zu erfassen, welcher beispielsweise angetrieben werden kann durch die zweite Spannungs- und/oder Stromquelle 136. Weiterhin können, alternativ oder zusätzlich, ein oder mehrere Spannungsmessvorrichtungen vorgesehen sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist optional eine erste Spannungsmessvorrichtung 144 zwischen der ersten Elektrodenzuleitung 126 und der zweiten Elektrodenzuleitung 128 vorgesehen. Weiterhin kann eine zweite Spannungsmessvorrichtung 146, alternativ oder zusätzlich, zwischen der ersten Elektrodenzuleitung 126 und der dritten Elektrodenzuleitung 130 vorgesehen sein. Weiterhin können in dem elektrochemischen Bauelement 1 10 insbesondere in derFurthermore, the electrochemical component 110 according to FIG. 1 optionally has a controller 132. This controller 132 is merely indicated in FIG. 1 and may comprise the illustrated components optionally or in any selection or combination. For example, the controller 132 may include a first voltage and / or current source 134, which may also be configured as a variable and / or controllable voltage and / or current source, and which is disposed between the first electrode lead 126 and the second electrode lead 128. Furthermore, the controller 132, alternatively or additionally, a second voltage and / or current source 136 include, which in turn may be configured fixed or variable, in particular controllable and / or adjustable, as well as the first voltage and / or current source 134, and which is arranged between the second electrode lead 128 and the third electrode lead 130. It should be noted that the illustrated polarities of the voltage and / or current sources 134, 136 are preferred, but that other polarities are selectable, in particular also reverse polarities. For example, the voltage and / or current sources 134, 136 may be configured to generate a voltage of 1V or similar voltages. Other embodiments are possible. Furthermore, the controller 132 may optionally include one or more measuring devices. For example, a first current measuring device 138 in the first Electrode lead 126 and / or a second current measuring device 140 may be disposed in the second electrode lead 128 and / or a third current measuring device 142 in the third electrode lead 130. The second current measuring device 140 and / or the third current measuring device 142 can be used, for example, to detect a pumping current between the second electrode 16 and the third electrode 122, which can be driven, for example, by the second voltage and / or current source 136 Furthermore, as an alternative or in addition, one or more voltage measuring devices can be provided. In the illustrated embodiment, a first voltage measuring device 144 is optionally provided between the first electrode lead 126 and the second electrode lead 128. Furthermore, a second voltage measuring device 146, alternatively or additionally, may be provided between the first electrode feed line 126 and the third electrode feed line 130. Furthermore, in the electrochemical device 1 10 in particular in the

Steuerung 132, ein oder mehrere Verbindungen zwischen der ersten Elektrodenzuleitung 126, der zweiten Elektrodenzuleitung 128 und der dritten Elektrodenzuleitung 130 vorgesehen sein. Diese Verbindungen sind in den Figuren 1 und 2 exemplarisch dargestellt. Insbesondere kann es sich dabei um Verbindungen zwischen der ersten Elekt- rodenzuleitung 126 und der zweiten Elektrodenzuleitung 128 und/oder um Verbindungen zwischen der ersten Elektrodenzuleitung 126 und der dritten Elektrodenzuleitung 130 handeln. Diese Verbindungen können optional fest ausgestaltet sein oder können, wie in Figuren 1 und 2 angedeutet, auch mittels entsprechender Schalter realisiert werden, also wahlweise trennbar oder herstellbar sein. Die Verbindungen zwischen den Elektrodenzuleitungen 126, 128 und 130 sind insbesondere bevorzugt in dem Aufbau gemäß Figur 2, in welchem verschiedene elektrische Bauelemente realisiert werden können, wie beispielsweise, wie unten näher ausgeführt, Transistoren, Dioden o- der Speicherelemente. In dem elektrochemischen Bauelement 1 10 gemäß Figur 1 können derartige Verbindungen entfallen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Verbindungen beispielsweise direkte, leitende elektrische Verbindungen, insbesondereControl 132, one or more connections between the first electrode lead 126, the second electrode lead 128 and the third electrode lead 130 may be provided. These compounds are shown by way of example in FIGS. 1 and 2. In particular, these may be connections between the first electrode feeder line 126 and the second electrode feeder line 128 and / or connections between the first electrode feeder line 126 and the third electrode feeder line 130. These connections can optionally be designed to be fixed or, as indicated in FIGS. 1 and 2, can also be realized by means of corresponding switches, ie optionally be separable or producible. The connections between the electrode leads 126, 128 and 130 are particularly preferred in the structure according to Figure 2, in which various electrical components can be realized, such as, as explained in more detail below, transistors, diodes or storage elements. In the electrochemical device 1 10 according to Figure 1, such compounds can be omitted. Furthermore, it should be noted that the compounds, for example, direct, conductive electrical connections, in particular

Kurzschlüsse, umfassen können. Alternativ sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, beispielsweise Ausgestaltungen mit Verbindungen über einen oder mehrere Widerstände. Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Steuerung 132 sind die erste Elektrodenzuleitung 126 und die zweite Elektrodenzuleitung 128 optional über einen mit Si bezeichneten ersten Schalter 148 und/oder eine entsprechende feste Verbindung miteinander verbunden. Die erste Elektrodezuleitung 126 und die dritte Elektrodenzuleitung 130 sind über einen mit S₂ bezeichneten zweiten Schalter 150 und/oder eine entsprechende Festverbindung miteinander verbunden. Weiterhin kann die Steuerung 132 zusätzliche, in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellte Elemente umfassen. So sind beispielsweise in den Figuren 1 und 2 Schnittstellenleitungen 152 angedeutet, welche optional vorhanden sein können, beispielsweise um die Schalter 148, 150 zu steuern, um die Spannungs- und/oder Stromquellen 134, 136 zu steuern, oder um die Messvorrichtungen 138, 140, 142, 144 oder 146 einzeln oder gruppenweise auszulesen. Verschiedene Ausgestaltungen sind möglich. Weiterhin kann die Steuerung 132 mindestens eine zentrale Steuerung umfassen, welche beispielsweise eine oder mehrere Datenverarbeitungsvorrichtungen umfassen kann und welche beispielsweise eingerichtet sein kann, um einen Programmablauf in der Steuerung 132 zu steuern und/oder zu regeln, beispielsweise indem bestimmte zeitliche Ab- laufe durchgeführt werden, beispielsweise entsprechend eines Computerprogramms.Short circuits may include. Alternatively, however, other embodiments are possible, for example embodiments with connections via one or more resistors. In the embodiment of the controller 132 shown in FIGS. 1 and 2, the first electrode feed line 126 and the second electrode feed line 128 are optionally connected to one another via a first switch 148 designated by Si and / or a corresponding fixed connection. The The first electrode feed line 126 and the third electrode feed line 130 are connected to one another via a second switch 150 designated by S ₂ and / or a corresponding fixed connection. Furthermore, the controller 132 may include additional elements not shown in FIGS. 1 and 2. For example, in FIGS. 1 and 2, there are indicated interface lines 152 which may optionally be present, for example to control the switches 148, 150 to control the voltage and / or current sources 134, 136, or the measuring devices 138, 140 , 142, 144 or 146 individually or in groups. Various configurations are possible. Furthermore, the controller 132 may include at least one central controller, which may comprise, for example, one or more data processing devices and which may be configured, for example, to control and / or regulate a program flow in the controller 132, for example by performing certain time sequences , for example, according to a computer program.

Auf diese Weise lässt sich beispielsweise ein Programmablauf realisieren, bei welchem mittels des elektrochemischen Bauelements 1 10 nacheinander, zeitlich parallel oder überlappend verschiedene Funktionen realisiert werden können, wobei das mindestens eine Sensorelement 1 1 1 beispielsweise nacheinander verschiedene Funktionen erfül- len kann, beispielsweise durch eine wechselnde Beschaltung mittels der SteuerungIn this way, for example, a program sequence can be realized in which various functions can be realized in succession, time parallel or overlapping by means of the electrochemical component 110, wherein the at least one sensor element 1 1 1 can, for example, successively fulfill different functions, for example by a changing wiring by means of the control

132. 132nd

Der in Figur 2 dargestellte Aufbau eines elektrochemischen Bauelements 1 10, welcher vorzugsweise zur Realisierung elektrischer Bauelemente eingesetzt werden kann, un- terscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass auch die erste Elektrode 1 14 in einem Hohlraum angeordnet ist, welcher als zweiter Hohlraum 154 bezeichnet wird und welcher ebenfalls vorzugsweise im Wesentlichen geschlossen ausgestaltet ist. Dieser zweite Hohlraum 154 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des ersten Elektrolyten 1 18 ausgebildet. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich, beispielsweise indem dieser zweite Hohlraum 154 ganz oder teilweise von anderen Bauelementen gebildet wird. The construction shown in FIG. 2 of an electrochemical component 110, which can preferably be used for the realization of electrical components, differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 1 only in that also the first electrode 1 14 is arranged in a cavity which is referred to as the second cavity 154 and which is also preferably designed to be substantially closed. This second cavity 154 is formed within the first electrolyte 1 18 in the illustrated embodiment. However, other embodiments are also possible in principle, for example in that this second cavity 154 is completely or partially formed by other components.

Der in Figur 3 dargestellte Aufbau eines elektrochemischen Bauelements 1 10, welcher vorzugsweise zur Realisierung eines Gassensors eingesetzt werden kann, unterschei- det sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass eine vierte Elektrode 123 im ersten Hohlraum 120 angeordnet ist. Diese ist sowohl über die zweite Spannungs- und/oder Stromquelle 136, beispielsweise einen Pumpspannungsoder Pumpstromregler, und eine dritte Elektrodenzuleitung 130 und eine vierte Elektrodenzuleitung 131 als auch über den zweiten Elektrolyten 124 mit der dritten Elektrode 122 elektrisch bzw. ionisch leitend verbunden ist. Ferner sind in dieser Ausführungs- form die zweite Elektrode 1 16 und die dritte Elektrode 122 sowie die erste ElektrodeThe structure shown in FIG. 3 of an electrochemical component 110, which can preferably be used to implement a gas sensor, differs from the embodiment shown in FIG. 1 only in that a fourth electrode 123 is arranged in the first cavity 120. This is both about the second voltage and / or current source 136, for example, a pump voltage or pump current regulator, and a third electrode lead 130 and a fourth electrode lead 131 and via the second electrolyte 124 to the third electrode 122 is electrically or ionically conductively connected. Further, in this embodiment, the second electrode is 1 16 and the third electrode 122 and the first electrode

1 14 und die dritte Elektrode 122 vorzugsweise jeweils voneinander elektrisch vollständig isoliert. Prinzipiell kann sich hierbei optional die erste Elektrode 1 14 analog zu Fig. 2 auch in einem zweiten Hohlraum 154 befinden. Anhand der Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 3 sollen im Folgenden bevorzugte Betriebsabläufe und/oder Verfahren beschrieben werden. Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft eine Stromverstärkung und/oder eine Spannungsverstärkung, welche insbesondere bei Sensorik-Anwendungen, jedoch auch bei anderen Anwendungen, eingesetzt werden kann. Dabei werden intern Stromsignale und/oder Span- nungssignale des Sensorelements 1 1 1 verstärkt, beispielsweise bevor diese über1 14 and the third electrode 122 preferably each completely electrically isolated from each other. In principle, the first electrode 1 14 can optionally also be located in a second cavity 154 analogously to FIG. 2. Reference to the embodiments in Figures 1 to 3 preferred operating procedures and / or methods will be described below. A first embodiment relates to a current gain and / or a voltage gain, which can be used in particular in sensor applications, but also in other applications. In this case, internal current signals and / or voltage signals of the sensor element 1 1 1 are amplified, for example, before these over

Schnittstellenleitungen 152 ausgegeben werden können. Dadurch werden die oben beschriebenen Nachteile einer Beeinflussung der Signale durch Störungen vermieden. Interface lines 152 can be output. This avoids the disadvantages described above of influencing the signals due to interference.

Im Folgenden werden diese Ausführungsbeispiele insbesondere unter Bezugnahme auf das elektrochemische Bauelement 1 10 gemäß Figur 1 und Figur 3 beschrieben.In the following, these exemplary embodiments are described in particular with reference to the electrochemical component 110 according to FIG. 1 and FIG.

Dabei wird die erste Elektrode 1 14, welche auch als Arbeitselektrode (AE) bezeichnet werden kann, dem Messgas im Messgasraum 1 12 ausgesetzt. Die zweite Elektrode 1 16 befindet sich in dem ersten Hohlraum 120, welcher vorzugsweise von Zirkondioxid oder einem anderen Elektrolytmaterial gasdicht umschlossen ist. Die zweite Elektrode 1 16 dient dabei als Gegenelektrode (GE). Die dritte Elektrode 122, welche ebenfalls in dem Hohlraum 120 angeordnet ist, kann auch als Zusatzelektrode (ZE) bezeichnet werden. Die vierte Elektrode 123 wird kurz auch als VE bezeichnet. Diese Bezeichnungen werden im Folgenden alternativ verwendet. Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft eine Stromverstärkung von Sensorsignalen. So können beispielsweise die geringen Messströme, beispielsweise in einer NOx-Zelle ein NOx-Reduktionsstrom, mit Hilfe einer Anordnung beispielsweise gemäß Fig. 1 von der AE 1 14 zur GE 1 16 gepumpt werden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Pumpspannung an der ersten Spannungs- und/oder Stromquelle 134 erfolgen. Somit entstehen im ersten Hohlraum 120 0₂-Moleküle. Diese diffundieren zur ZE 122, wo diese zu 0^2"-lonen reduziert werden und über eine äußere Spannungsquelle (bei- spielsweise die zweite Spannungs- und/oder Stromquelle 136) zur GE 1 16 gepumpt werden, wo diese wieder zu 0₂-Molekülen werden. Diese Moleküle wiederum diffundieren zur ZE 122. Dementsprechend bildet sich ein Kreisstrom zwischen den Elektroden 1 16 und 122. Die Richtung dieses Kreisstroms ist in den Figuren 1 und 2 symbolisch in einer bevorzugten Stromrichtung angedeutet, kann jedoch grundsätzlich auch in anderer Richtung erfolgen. Durch eine geeignete Geometrie, beispielsweise durch eine Anordnung, in welcher die ZE 122 parallel zur GE 1 16 in geringer Entfernung angeordnet ist, kann der Diffusionskoeffizient im ersten Hohlraum 120 sehr groß ausgestaltet werden. Deshalb werden die wenigen von der AE 1 14 zur GE 1 16 injizierten 0₂-Moleküle einen sehr großen Kreisstrom zwischen ZE 122 und GE 1 16 zur Folge haben, welcher beispielsweise mittels der Strommessvorrichtung 140 und/oder 142 und/oder mittels anderer Strommessvorrichtungen gemessen werden kann. Die Größe dieses Stroms, welcher auch als Pumpstrom bezeichnet wird, enthält die Information wie viel Ladung bisher in den ersten Hohlraum 120 von außen gepumpt wurde. Die Änderung dieses Pumpstroms ist ein Maß für den Betrag des geringen Injektionsstroms von der AE 1 14 zur GE 1 16. Dementsprechend kann das Signal dieses Pumpstroms und/oder ein daraus abgeleitetes Signal ausgegeben werden, als Maß für den eigentlich zu messenden Strom zwischen der AE 1 14 und der GE 1 16. Damit ist ein Stromverstärker realisiert, welcher nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet wie herkömmliche Transistoren. In this case, the first electrode 1 14, which can also be referred to as a working electrode (AE), exposed to the sample gas in the sample gas space 1 12. The second electrode 1 16 is located in the first cavity 120, which is preferably enclosed gas-tight by zirconia or other electrolyte material. The second electrode 1 16 serves as a counter electrode (GE). The third electrode 122, which is likewise arranged in the cavity 120, can also be referred to as additional electrode (ZE). The fourth electrode 123 is also referred to as VE for short. These designations will be used alternatively below. A first embodiment relates to a current amplification of sensor signals. Thus, for example, the low measuring currents, for example in a NOx cell, a NOx reduction stream, with the aid of an arrangement, for example, as shown in FIG. 1 of the AE 1 14 to GE 1 16 are pumped. This can be done for example by a corresponding pumping voltage to the first voltage and / or current source 134. Thus arise in the first cavity 120 0 ₂ molecules. These diffuse to the CPU 122, where they are reduced to 0 ^{2 "} ions and transmitted via an external voltage source (at For example, the second voltage and / or current source 136) are pumped to GE 1 16, where they are again to 0 ₂ molecules. These molecules in turn diffuse to the CPU 122. Accordingly, a circular current forms between the electrodes 16 and 122. The direction of this circular current is indicated symbolically in FIGS. 1 and 2 in a preferred current direction, but can in principle also be in another direction. By a suitable geometry, for example by an arrangement in which the ZE 122 is arranged parallel to the GE 1 16 at a short distance, the diffusion coefficient in the first cavity 120 can be made very large. Therefore, the few 0 ₂ molecules injected by the AE 1 14 to the GE 1 16 will result in a very large circulating current between ZE 122 and GE 1 16, which is measured, for example, by the current measuring device 140 and / or 142 and / or by other current measuring devices can be. The magnitude of this current, which is also referred to as pumping current, contains the information on how much charge has been pumped into the first cavity 120 from the outside. The change in this pumping current is a measure of the magnitude of the low injection current from the AE 1 14 to the GE 1 16. Accordingly, the signal of this pumping current and / or a signal derived therefrom can be output as a measure of the current actually to be measured between the AE 1 14 and the GE 1 16. Thus, a current amplifier is realized, which operates on a similar principle as conventional transistors.

Beispielsweise betragen Diffusions-Grenzströme zu einer NOx-Zelle typischerweise lediglich 100 nA. Wird der Abstand zwischen GE 1 16 und ZE 122 um eine Faktor 1000 kleiner ausgeführt als die Dicke einer Diffusionsbarriere zwischen einer 0₂- Abpumpzelle und einer NOx-Zelle in einem NOx-Sensor, dann resultieren Ströme, wel- che größer sind als 100 μΑ. Dementsprechend kann die erste Elektrode 1 14 beispielsweise, alternativ oder zusätzlich zu der in Figur 1 beschriebenen Anordnung direkt in den Messgasraum 1 12, beispielsweise in einer NOx-Teilzelle eines NOx-Sensors erfolgen. Der Messgasraum 1 12 ist dementsprechend ganz oder teilweise identisch mit einem NOx-Teilraum in einem NOx-Sensor, welchem beispielsweise eine oder mehre- re 0₂-Abpumpzellen vorgeschaltet sein können. Da zudem in der Regel der Hohlraum keine poröse Struktur darstellt, wie beispielsweise eine Diffusionsbarriere, und da die Elektroden 1 16, 122 sich im ersten Hohlraum 120 großflächig gegenüberliegen, ist die Verstärkung in der Regel noch um ein Vielfaches höher, so dass die Messbarkeit des Signals nochmals deutlich verbessert wird. Der Verfahrensablauf kann beispielsweise derart gestaltet werden, dass der erste Hohlraum 120 durch einen Strompuls von derFor example, diffusion limit currents to a NOx cell are typically only 100 nA. If the distance between GE 1 16 and ZE 122 is made smaller by a factor of 1000 than the thickness of a diffusion barrier between a 0 ₂ pumping cell and a NO x cell in a NO x sensor, then currents which are greater than 100 μΑ result , Accordingly, the first electrode 1 14, for example, alternatively or in addition to the arrangement described in Figure 1 directly into the sample gas space 1 12, for example, in a NOx subcell of a NOx sensor. Accordingly, the measurement gas space 1 12 is wholly or partially identical to a NOx subspace in a NOx sensor, which, for example, one or more 0 ₂ -Abpumpzellen can be connected upstream. In addition, since generally the cavity is not a porous structure, such as a diffusion barrier, and because the electrodes 1 16, 122 in the first cavity 120 are opposed over a large area, the gain is usually higher by a multiple, so that the measurability of Signal is significantly improved again. The process sequence can be designed, for example, such that the first cavity 120 is replaced by a current pulse from the

GE 1 16 und/oder der ZE 122 zur AE 1 14 oder einer weiteren Elektrode wieder entleert wird. Auf diese Weise können im Verfahren in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen ein oder mehrere Regenerierungsschritte mit entsprechenden Strompulsen zwischengeschaltet werden. In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches anhand der Figur 3 erläutert werden soll, kann eine Spannungsverstärkung eines zwischen der AE 1 14 und der GE 1 16 anliegenden Spannungssignals realisiert werden. So können die AE 1 14, der erste Elektrolyt 1 18 und die GE 1 16 beispielsweise als Nernst-Zelle betrieben werden, wie dies in typischen Sprungsonden, beispielsweise λ-Sonden vom Typ LSF der Robert Bosch GmbH, der Fall ist. Auf diese Weise kann die sich zwischen diesen Elektroden 1 14,GE 1 16 and / or the ZE 122 emptied to the AE 1 14 or another electrode again becomes. In this way, one or more regeneration steps can be interposed in the process at regular or irregular intervals with corresponding current pulses. In a second exemplary embodiment, which is to be explained with reference to FIG. 3, a voltage amplification of a voltage signal present between the AE 1 14 and the GE 1 16 can be realized. For example, the AE 1 14, the first electrolyte 1 18 and the GE 1 16 can be operated as a Nernst cell, as is the case in typical jump probes, for example LSF probes from Robert Bosch GmbH. In this way, between these electrodes 1 14,

1 16 einstellende Spannung eine Funktion beispielsweise der Gaszusammensetzung an der AE 1 14 sein, während die GE 1 16 als Referenzelektrode dienen kann. Auf diese Weise bilden die AE 1 14, der Elektrolyt 1 18 und die GE 1 16 eine elektrochemische Zelle. Wird diese elektrochemische Zelle kurzgeschlossen, beispielsweise indem der Schalter Si 148 geschlossen wird oder durch eine entsprechende Festverbindung ersetzt wird, dann fließt so lange Sauerstoff in den ersten Hohlraum 120 hinein beziehungsweise aus dem ersten Hohlraum 120 heraus, bis die Sauerstoffkonzentration (z.B. der Partialdruck) im ersten Hohlraum 120 so groß ist, dass das Galvani-Potential an der GE 1 16 gleich groß ist wie das Galvani-Potential an der AE 1 14. Die 0₂- Moleküle diffundieren zur ZE 122, wo sie reduziert und in ionischer Form zur VE 123 gepumpt werden. Dieser konstante Kreisstrom, der über die dritte Strommessvorrichtung 142 als Stromerfassungsmittel gemessen werden kann, kann hinreichend groß sein, um eine stabile Messung zu ermöglichen, die eine Aussage über die Molekülmenge im ersten Hohlraum 120 ermöglicht und damit über das Galvani-Potential der AE 1 14 beziehungsweise die Messgaszusammensetzung im Messgasraum 1 12. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen oder auch in anderen möglichen Ausführungsbeispielen des elektrochemischen Bauelements sei darauf hingewiesen, dass der Messgasraum 1 12 auf unterschiedlichste Weise ausgestaltet sein kann und, neben einem vollständig offenen Messgasraum, alternativ auch ganz oder teilweise geschlos- sen ausgestaltet sein kann. So kann der Messgasraum 1 12 auch in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise wiederum ganz oder teilweise mit anderen Hohlräumen teilidentisch sein, beispielsweise wiederum mit Hohlräumen eines NOx-Sensors und/oder einer λ-Sonde. Dementsprechend kann das elektrochemische Bauelement 1 10 und/oder das Sensorelement 1 1 1 auch Bestandteil eines komplexeren Sensor- elementaufbaus sein, bei welchem die erste Elektrode 1 14 beispielsweise als Sensorelektrode eingesetzt wird. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. Weiterhin kann mit dem beschriebenen Verfahren der Spannungsverstärkung bei beispielsweise bekannter Zusammensetzung des Messgases, beispielsweise bei bekannter Luftzahl λ, aus dem Kreisstrom zwischen der dritten Elektrode 122 und der vierten Elektrode 123 auch beispielsweise auf einen Absolutdruck an der AE 1 14 geschlossen werden, dessen Änderung stark verstärkt werden kann. Ist auch der Absolutdruck bekannt, dann kann beispielsweise aus dem Kreisstrom alterungsfrei auch auf die Temperatur geschlossen werden. Insbesondere anhand des Ausführungsbeispiels in Figur 2, welches jedoch lediglich exemplarisch zu verstehen ist, sollen im Folgenden allgemeinere Ausgestaltungen des elektrochemischen Bauelements 1 10 erläutert werden, bei welchen das Sensorelement 1 1 1 als elektrisches Bauelement betrieben wird, insbesondere als Transistor, als Diode oder als Speicherelement. In diesen Ausführungsbeispielen kann sich insbesondere die AE 1 14 ebenfalls in einer definierten Gasatmosphäre befinden, beispielsweise, wie in Figur 2 dargestellt, in einem im Wesentlichen abgeschlossenen Hohlraum 154, beispielsweise mit einem definierten 0₂-Gehalt. Auch andere Ausgestaltungen mit definierter oder beliebiger Gasatmosphäre an der AE 1 14 sind jedoch grundsätzlich möglich. 1 16 setting voltage may be a function, for example, the gas composition at the AE 1 14, while the GE 1 16 can serve as a reference electrode. In this way, the AE 1 14, the electrolyte 1 18 and the GE 1 16 form an electrochemical cell. If this electrochemical cell is short-circuited, for example by the switch Si 148 being closed or replaced by a corresponding solid compound, then oxygen flows into the first cavity 120 or out of the first cavity 120 until the oxygen concentration (eg the partial pressure) in the is so large that the galvanic potential at the GE 1 16 is the same size as the galvanic potential at the AE 1 14. The 0 ₂ - molecules diffuse to the ZE 122, where it is reduced and in ionic form to the VE 123 are pumped. This constant circulating current, which can be measured via the third current measuring device 142 as a current detection means, can be sufficiently large to enable a stable measurement which allows a statement about the amount of molecules in the first cavity 120 and thus about the galvanic potential of the AE 1 14th or the sample gas composition in the sample gas chamber 1 12. As in the previous embodiments or in other possible embodiments of the electrochemical device, it should be noted that the sample gas chamber 1 12 can be configured in many different ways and, in addition to a completely open sample gas space, alternatively also wholly or partially closed. Thus, in this exemplary embodiment, for example, the sample gas chamber 112 may again be partially identical to other cavities, for example, in turn, with cavities of a NOx sensor and / or a λ probe. Accordingly, the electrochemical component 1 10 and / or the sensor element 1 1 1 may also be part of a complex sensor element structure, in which the first electrode 1 14 is used for example as a sensor electrode. Other embodiments are possible. Furthermore, with the described method of voltage amplification, for example, known composition of the sample gas, for example, at known air ratio λ, from the circular current between the third electrode 122 and the fourth electrode 123, for example, to an absolute pressure at the AE 1 14 closed, its change strong can be strengthened. If the absolute pressure is also known, then, for example, it is also possible to deduce the temperature from the circulating current without aging. 2, which is to be understood merely by way of example, will be explained below for more general embodiments of the electrochemical component 110, in which the sensor element 11 is operated as an electrical component, in particular as a transistor, as a diode or as memory element. In these embodiments, in particular the AE 1 14 may also be in a defined gas atmosphere, for example, as shown in Figure 2, in a substantially closed cavity 154, for example, with a defined 0 ₂ content. However, other embodiments with a defined or any gas atmosphere on the AE 1 14 are in principle possible.

Transistorprinzip transistor principle

In einem ersten Anwendungsbeispiel ist das elektrochemische Bauelement 1 10 eingerichtet, um das Sensorelement 1 1 1 als Transistor zu betreiben. So kann beispielsweise auch der Aufbau gemäß Figur 1 derart betrieben werden, dass die AE 1 14 mit einer definierten Gasatmosphäre beaufschlagt wird. Wird allgemein an der AE 1 14 eine definierte Gasatmosphäre verwendet, dann wird eine geringe, von außen zwischen AE 1 14 und GE 1 16 angelegte Spannung zu einer Änderung der Zusammensetzung der Atmosphäre im ersten Hohlraum 120 führen, beispielsweise zu einer Änderung der 0₂- Konzentration im ersten Hohlraum 120 und, gegebenenfalls, gleichzeitig im zweitenIn a first example of application, the electrochemical component 1 10 is set up to operate the sensor element 11 1 as a transistor. For example, the structure according to FIG. 1 can also be operated in such a way that the AE 1 14 is subjected to a defined gas atmosphere. If a defined gas atmosphere is generally used at AE 1 14, then a small voltage applied from outside between AE 1 14 and GE 1 16 will lead to a change in the composition of the atmosphere in first cavity 120, for example to a change in 0 ₂ Concentration in the first cavity 120 and, if appropriate, simultaneously in the second

Hohlraum 154. Dieser mit der angelegten Spannung korrelierende relative Unterschied der Zusammensetzung in den Hohlräumen 120, 154, beispielsweise diese unterschiedliche 0₂-Konzentration in den beiden Hohlräumen 120, 154, kann mittels der ZE 122 und der GE 1 16 zu großen Kreisströmen verstärkt werden, welche beispielsweise wie- derum über die Schnittstellenleitungen 152 abgegriffen werden können. In einer abgewandelten Ausführungsform des Transistorprinzips kann die durch die Spannung zwischen AE 1 14 und GE 1 16 definierte Gasatmosphäre im ersten Hohlraum 120 auch gemäß Fig. 3 anhand des Kreisstroms zwischen ZE 122 und VE 123 gemessen werden. Dadurch werden die beiden Stromkreise entkoppelt und mögliche Stör-Interferenzen vermieden. Cavity 154. This correlated relative to the applied voltage relative composition in the cavities 120, 154, for example, this different 0 ₂ concentration in the two cavities 120, 154, can be increased by means of the ZE 122 and the GE 1 16 to large circulating currents which, for example, can be tapped again via the interface lines 152. In a modified embodiment of the transistor principle, the gas atmosphere defined by the voltage between AE 1 14 and GE 1 16 in the first cavity 120 can also be measured according to FIG. 3 on the basis of the circulating current between ZE 122 and VE 123. As a result, the two circuits are decoupled and possible interference interference avoided.

Diodenprinzip diodes principle

In einem weiteren Anwendungsbeispiel ist das elektrochemische Bauelement 1 10 eingerichtet, um das Sensorelement 1 1 1 in Form einer Diode, beispielsweise einer keramischen Diode, zu betreiben. In diesem Fall werden die ZE 122 und die AE 1 14 elektrisch leitend miteinander verbunden. Diese elektrisch leitende Verbindung kann beispielsweise durch ein Schließen des zweiten Schalters 150 (S₂) und/oder durch eine entsprechende Festverbindung technisch realisiert werden. Diese elektrische Verbindung zwischen ZE 122 und AE 1 14 hat folgenden Effekt: a) Weist die GE 1 16 ein positiveres Elektrodenpotential auf als die ZE 122 beziehungsweise die AE 1 14, so fließen große Kreisströme zwischen ZE 122 und GE 1 16. Der zweite Hohlraum 154 um die AE 1 14 herum wird dabei völlig leer gepumpt und der erste Hohlraum 120 um die ZE 122 beziehungsweise die GE 1 16 herum wird gefüllt. Somit stehen im ersten Hohlraum 120 hinreichend Sauerstoffmoleküle zur Verfügung, um die Kreisströme aufrechtzuerhalten. b) Weist die GE 1 16 ein negativeres Potential auf als die ZE 122 beziehungsweise die AE 1 14, so fließen neben den anfänglich fließenden Kreisströmen, 0^2"-lonen der GE 1 16 zur AE 1 14. Daher entleert sich der erste Hohlraum 120 rasch, und der Kreisstrom zwischen ZE 122 und GE 1 16 bricht wegen fehlender Sauerstoffmoleküle zusammen. In a further example of application, the electrochemical component 1 10 is set up to operate the sensor element 11 1 in the form of a diode, for example a ceramic diode. In this case, the CPU 122 and the AE 1 14 are electrically connected to each other. This electrically conductive connection can be technically realized, for example, by closing the second switch 150 (S ₂ ) and / or by means of a corresponding fixed connection. This electrical connection between ZE 122 and AE 1 14 has the following effect: a) If GE 1 16 has a more positive electrode potential than ZE 122 or AE 1 14, then large circulating currents flow between ZE 122 and GE 1 16. The second cavity 154 is pumped around the AE 1 14 completely empty and the first cavity 120 around the ZE 122 and GE 1 16 around is filled. Thus, sufficient oxygen molecules are available in the first cavity 120 to maintain the circulating currents. b) If the GE 1 16 has a more negative potential than the CPU 122 or the AE 1 14, then 0 ^{2 "} ions of the GE 1 16 flow to the AE 1 14 in addition to the initially flowing circulating currents. Therefore, the first cavity 120 is emptied rapidly, and the circulating current between ZE 122 and GE 1 16 collapses due to lack of oxygen molecules.

Ein solcher Diodenaufbau kann auch mit einer weiteren, dem äußeren Gasraum und/oder dem Messgasraum 1 12 ausgesetzten Elektrode versehen sein, durch die es möglich wird, die Sauerstoffmenge im Hohlraum 120 und/oder 154 vorzugsweise in einer zeitlich beschränkten Kalibrierphase durch Zu- oder Abpumpen auf einen gewünschten Initialwert einzustellen. Ein derartiger Diodenaufbau kann beispielsweise einem einzelligen Sensoraufbau vorgeschaltet werden, also einem Sensoraufbau mit einer Sprungzelle. Dies kann beispielsweise erfolgen, um den Fett-Ast der Kennlinie auf Null zu senken und dadurch einen eindeutigen Magersensor zu ermöglichen. Such a diode structure can also be provided with a further electrode exposed to the outer gas space and / or the measuring gas space 12, by which it is possible to supply the amount of oxygen in the cavity 120 and / or 154 by pumping in or out in a time-limited calibration phase to a desired initial value. Such a diode structure can, for example, be connected upstream of a single-cell sensor structure, that is to say a sensor structure with a jump cell. This can be done, for example, to reduce the fat branch of the curve to zero, thereby enabling a unique lean sensor.

Speicherelement storage element

In einem weiteren Anwendungsbeispiel, welches ebenfalls anhand Figur 2 erläutert werden soll, ist das elektrochemische Bauelement 1 16 eingerichtet, um das Sensor- element 1 1 1 als Speicherelement zu betreiben. Zu diesem Zweck wird die zu speichernde Information beispielsweise in Form einer Spannung zwischen AE 1 14 und GE 1 16 dargestellt, wodurch ein definiertes Partialdruckverhältnis von beispielsweise Sauerstoff zwischen dem ersten Hohlraum 120 und dem zweiten Hohlraum 154 eingestellt wird. Es sei angemerkt, dass der zweite Hohlraum 154 für die beschriebenen Spei- cherelement-Ausführungen nicht zwingend erforderlich ist, das heißt, dass die ersteIn a further example of application, which is likewise to be explained with reference to FIG. 2, the electrochemical component 1 16 is set up to operate the sensor element 1 1 1 as a storage element. For this purpose, the information to be stored is shown, for example, in the form of a voltage between AE 1 14 and GE 1 16, whereby a defined partial pressure ratio of, for example, oxygen between the first cavity 120 and the second cavity 154 is set. It should be noted that the second cavity 154 is not absolutely necessary for the described storage element embodiments, that is to say that the first

Elektrode 1 14 auch in einem Undefinierten Gas liegen könnte. Die zu speichernde Information kann auch in Form einer in den ersten oder zweiten Hohlraum 120 bzw. 154 beispielsweise durch die eingezeichneten Elektroden 1 14 und 1 16 oder auch mit Hilfe einer weiteren, im Gasraum 1 12 liegenden Elektrode injizierten definierten Ladungs- bzw. Molekülmenge abgelegt werden. Der Speicherzustand besteht darin, dass beispielsweise die Spannung zwischen der AE 1 14 und der GE 1 16 in dem Aufbau gemäß Figur 2 unterbrochen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erste Spannungs- und/oder Stromquelle 134 in Figur 2 ausgeschaltet oder entfernt wird oder ein dieser Spannungs- und/oder Stromquelle 134 in Reihe geschalteter Schalter geöffnet wird Die Information ist in jedem dieser Fälle gespeichert in der Menge anElectrode 1 14 could also be in an undefined gas. The information to be stored can also be stored in the form of a defined charge or molecule quantity injected into the first or second cavity 120 or 154, for example by the drawn electrodes 14 and 16 or also by means of another electrode lying in the gas space 12 become. The memory state is that, for example, the voltage between the AE 1 14 and the GE 1 16 is interrupted in the structure of Figure 2. This can be done, for example, by turning off or removing the first voltage and / or current source 134 in Figure 2, or by opening a switch connected in series with voltage and / or current source 134. The information is stored in the set in each of these cases at

Sauerstoffmolekülen im ersten Hohlraum 120 und/oder im zweiten Hohlraum 154. Sobald die elektrische Zuleitung zur Elektrode innerhalb des ersten oder des zweiten Hohlraums unterbrochen wird, ändern sich die Sauerstoffkonzentrationen in den Hohlräumen 120 bzw. 154 nicht mehr, da ein lonentransport nur dann möglich ist, wenn gleichzeitig Elektronen durch die metallischen Elektrodenzuleitungen transportiert werden können. Ferner bleibt die Information auch dann gespeichert, wenn eine lonenleit- fähigkeit des ersten Festelektrolyten 1 18 und/oder des zweiten Festelektrolyten 124 zumindest stark verringert oder vollständig unterbunden wird. Dies geschieht beispielsweise durch ein Absenken einer Betriebstemperatur des Sensorelements 1 1 1. So kann, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, das Sensorelement 1 1 1 beispielsweise ein oder mehrere Heizelemente 156 umfassen, welche beispielsweise eine Temperatur des ersten Festelektrolyten 1 18 und/oder eine Temperatur des zweiten Festelektrolyten 124 einstellen können. Beispielsweise fängt Yttrium-stabilisiertes Zirkondioxid typischerweise bei Temperaturen oberhalb von 600°C, vorzugsweise von oberhalb von 800°C, an, Sauerstoff-Ionen zu leiten. Das Heizelement 156 kann ebenfalls durch die Steuerung 132 gesteuert werden, welche zu diesem Zweck beispielsweise eine oder mehrere Stromquellen und/oder Spannungsquellen und/oder Schalter umfassen kann, um das Heizelement 156 beispielsweise mit einem Heizstrom zu beaufschlagen, wobei der Heizstrom steuerbar, beispielsweise digital und/oder analog steuerbar, ausgestaltet sein kann. Bei hinreichend beheiztem Speicherelement kann über den Kreisstrom zwi- sehen ZE 122 und GE 1 16 die Information über die Gaszusammensetzung in dem ersten Hohlraum 120, beispielsweise eine Menge an 0₂-Molekülen, erneut ausgelesen werden, beispielsweise wiederum über die zweite Strommessvorrichtung 140 und/oder die dritte Strommessvorrichtung 142 beziehungsweise die Schnittstellenleitungen 152. Außerdem kann der Gasgehalt eines der Hohlräume 154 bzw. 154, alternativ oder zu- sätzlich, auch direkt über die insgesamt von der ersten Elektrode 1 14 oder der zweitenOxygen molecules in the first cavity 120 and / or in the second cavity 154. As soon as the electrical supply to the electrode within the first or the second cavity is interrupted, the oxygen concentrations in the cavities 120 and 154 no longer change, since an ion transport is only possible when electrons can be transported through the metallic electrode leads at the same time. Furthermore, the information also remains stored if an ion conductivity of the first solid electrolyte 1 18 and / or of the second solid electrolyte 124 is at least greatly reduced or completely prevented. This is done for example by lowering an operating temperature of the sensor element 1 1 1. Thus, as shown in Figures 1 and 2, the sensor element 1 1 1, for example, one or more heating elements 156 include, for example, a temperature of the first solid electrolyte 1 18 and / or a temperature of the second solid electrolyte 124 can adjust. For example, at temperatures above 600 ° C, preferably above 800 ° C, yttrium-stabilized zirconia typically begins to conduct oxygen ions. The heating element 156 may also be controlled by the controller 132, which may include, for example, one or more current sources and / or voltage sources and / or switches to energize the heating element 156 with, for example, a heating current, the heating current being controllable, for example digital and / or analog controllable, can be configured. When the storage element is sufficiently heated, the information about the gas composition in the first cavity 120, for example an amount of O ₂ molecules, can be read again via the circulating current between ZE 122 and GE 1 16, for example via the second current measuring device 140 and / or or the third current measuring device 142 or the interface lines 152. In addition, the gas content of one of the cavities 154 or 154, alternatively or additionally, also directly over the total of the first electrode 1 14 or the second

Elektrode 1 16 zu- oder abtransportierbaren elektrischen Ladungsmenge ermittelt werden. Drittens lässt sich, ebenfalls alternativ oder zusätzlich, die eingestellte Partial- druckdifferenz zwischen dem ersten Hohlraum 120 und dem zweiten Hohlraum 154 auch anhand einer Messung der Nernstspannung zwischen erster Elektrode 1 14 und mindestens einer der beiden weiteren Elektroden 1 16 und/oder 122 messen. Das dargestellte Prinzip kann also als Grundlage für ein reversibles, analoges Informations- Speicherelement bei hohen Temperaturen Verwendung finden. Das Speicherelement kann zwei oder mehr Speicherzustände, insbesondere auch kontinuierlich einstellbare Speicherzustände, aufweisen und kann bei hohen Betriebstemperaturen eingesetzt werden. Auch ein digitales Speicherelement kann realisiert werden. Ein digitales Speicherelement liefert beispielsweise die Verwertung der Nernst-Spannung zwischen AE 1 14 und GE 1 16. Je nach relativem Aufpumpzustand der beiden Hohlräume 120, 154 wird gemäß einer Nernst-Zellen-Charakteristik die Spannung entweder wenige zehn Millivolt oder mehrere hundert Millivolt betragen. Electrode 1 16 to be transported or transported away amount of electrical charge. Third, also alternatively or additionally, the set partial pressure difference between the first cavity 120 and the second cavity 154 can also be measured by measuring the Nernst voltage between the first electrode 14 and at least one of the two further electrodes 116 and / or 122. The illustrated principle can thus be used as the basis for a reversible, analogue information storage element at high temperatures. The memory element can have two or more memory states, in particular also continuously adjustable memory states, and can be used at high operating temperatures. A digital memory element can also be realized. A digital storage element provides, for example, the utilization of the Nernst voltage between AE 1 14 and GE 1 16. Depending on the relative inflation state of the two cavities 120, 154, the voltage will be either a few tens of millivolts or several hundred millivolts according to a Nernst cell characteristic.

Zusammen mit beispielsweise gedruckten metallischen Kapazitäten, Widerständen o- der Induktivitäten sowie elektrochemischen Doppelschichtkapazitäten oder Kombinationen der genannten und/oder anderer elektronischer Bauelemente, insbesondere auf oder in einem Keramikaufbau des Sensorelements 1 1 1 , können die oben beschriebe- nen Anwendungen als Transistor und/oder Diode und/oder Speicherelement beispielsweise für den Aufbau eines hoch temperaturfesten Rechenprozessors oder wegen der großen möglichen Stromstärken für Hochleistungs-Schwingkreise in Sende-Anlagen Verwendung finden. Together with, for example, printed metallic capacitances, resistances or inductances as well as electrochemical double-layer capacitances or combinations of said and / or other electronic components, in particular on or in a ceramic structure of the sensor element 11, the applications described above can be used as transistor and / or Diode and / or memory element, for example, for the construction of a high-temperature-resistant arithmetic processor or because of large potential currents for high-performance resonant circuits in transmitters use find.

Wie oben dargestellt, können die in den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Aufbauten auch ganz oder teilweise modifiziert werden. So können die Elektrolyte 1 18, 124 auch ganz oder teilweise auf Basis von flüssigen oder polymeren Elektrolyten realisiert werden. Weiterhin können die Hohlräume 120, 154 auch ganz oder teilweise mit Diffusionsbarrieren, -materialien und/oder anderen gasdurchlässigen Materialien gefüllt sein. Insbesondere wenn derartige gasdurchlässige Materialien lediglich auf der ZE 122 aufliegen und nur zu einem Bruchteil den ersten Hohlraum 120 füllen, so kann gegebenenfalls eine Homogenisierung der Gaszusammensetzungsverteilung, beispielsweise einer 0₂- Verteilung, an der ZE 122 realisiert werden. As described above, the structures described in FIGS. 1 to 3 can also be modified in whole or in part. Thus, the electrolytes 1, 18, 124 can also be wholly or partly realized on the basis of liquid or polymeric electrolytes. Furthermore, the cavities 120, 154 may also be completely or partially filled with diffusion barriers, materials and / or other gas-permeable materials. In particular, if such gas-permeable materials rest only on the CPU 122 and fill the first cavity 120 only to a fraction, homogenization of the gas composition distribution, for example a 0 ₂ distribution, can optionally be realized at the CPU 122.

Weitere mögliche Ausgestaltungen betreffen die Ausgestaltung der Steuerung 132. So kann beispielsweise die Spannung, welche die Kreisströme zwischen ZE 122 und GE 1 16 oder der ZE 122 und der VE 123 antreibt, beispielsweise eine von der zweiten Spannungs- und/oder Stromquelle 136 gelieferte Spannung, nachgeführt werden, in Abhängigkeit beispielsweise von der Größe des Kreisstroms. So kann beispielsweise ein Regelkreis und/oder eine Steuerung realisiert werden, welche die Signale der Strommessvorrichtungen 140 und/oder 142 berücksichtigt, um die Spannung der zweiten Spannungs- und/oder Stromquelle 136 nachzuführen und/oder anzupassen. Auf diese Weise kann beispielsweise der jeweilige Ohm'sche Spannungsabfall berücksichtigt werden. Other possible embodiments relate to the design of the controller 132. For example, the voltage that drives the circulating currents between ZE 122 and GE 1 16 or the CPU 122 and the VE 123, for example, a voltage supplied by the second voltage and / or current source 136 voltage be tracked, depending for example on the size of the circulating current. Thus, for example, a control circuit and / or a control can be realized, which takes the signals of the current measuring devices 140 and / or 142 into account in order to track and / or adjust the voltage of the second voltage and / or current source 136. In this way, for example, the respective ohmic voltage drop can be taken into account.

Das vorgeschlagenen elektrochemische Bauelement 1 10 kann, wie oben dargestellt, in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. So kann dieses beispielsweise in der Sensorik eingesetzt werden, beispielsweise in Sprungsonden und/oder Breitbandsonden, insbesondere λ-Sonden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Einsatz in Stickoxid- Sonden erfolgen, sogenannten NOx-Sensoren. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann das elektrochemische Bauelement 1 10 in elektronischen und/oder ionischen Schaltkreisen Einsatz finden, wie beispielsweise in Hochtemperaturanwendungen bis circa 1200°C. The proposed electrochemical device 1 10 can, as shown above, be used in various applications. For example, this can be used in sensor technology, for example in jump probes and / or wideband probes, in particular λ probes. Alternatively or additionally, use in nitrogen oxide probes, so-called NOx sensors, can take place. Again alternatively or additionally, the electrochemical device 110 may find use in electronic and / or ionic circuits, such as in high temperature applications up to about 1200 ° C.

Claims

Ansprüche claims

1 . Elektrochemisches Bauelement (1 10), umfassend mindestens ein Sensorelement (1 1 1 ), wobei das Sensorelement (1 1 1 ) mindestens eine erste Elektrode (1 14), mindestens eine zweite Elektrode (1 16) und mindestens einen die erste Elektrode (1 14) und die zweite Elektrode (1 16) verbindenden ersten Elektrolyten (1 18) aufweist, wobei die zweite Elektrode (1 16) in mindestens einem im Wesentlichen abgeschlossenen ersten Hohlraum (120) angeordnet ist, wobei das Sensorelement (1 1 1 ) weiterhin mindestens eine in dem ersten Hohlraum (120) angeordnete dritte Elektrode (122) aufweist, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um einen Pumpstrom zwischen mindestens zwei der in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123) zu erfassen. 1 . Electrochemical component (1 10) comprising at least one sensor element (1 1 1), wherein the sensor element (1 1 1) at least one first electrode (1 14), at least one second electrode (1 16) and at least one first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) connecting the first electrolyte (1 18), wherein the second electrode (1 16) in at least one substantially closed first cavity (120) is arranged, wherein the sensor element (1 1 1) continues at least one third electrode (122) arranged in the first cavity (120), wherein the electrochemical component (1 10) is arranged to generate a pumping current between at least two of the electrodes (1 16, 122, 12) arranged in the first cavity (120). 123).

2. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das elektrochemische Bauelement eingerichtet ist, um einen Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode (1 16) und der dritten Elektrode (122) zu erfassen. 2. An electrochemical device (1 10) according to the preceding claim, wherein the electrochemical device is arranged to detect a pumping current between the second electrode (1 16) and the third electrode (122).

3. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorelement (1 1 1 ) weiterhin mindestens eine in dem ersten Hohlraum (120) angeordnete vierte Elektrode (123) aufweist, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um einen Pumpstrom zwischen der dritte Elektrode (122) und der vierten Elektrode (123) zu erfassen. 3. Electrochemical component (1 10) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element (1 1 1) further comprises at least one in the first cavity (120) arranged fourth electrode (123), wherein the electrochemical device (1 10) is arranged for detecting a pumping current between the third electrode (122) and the fourth electrode (123).

4. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) weiterhin eingerichtet ist, um aus dem Pumpstrom zwischen der dritten Elektrode (122) und der vierten Elektrode (123) auf einen zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) fließenden Strom, insbesondere einen zweiten Pumpstrom, und/oder auf eine zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) herrschende Potenzialdifferenz zu schließen. 4. The electrochemical device (1 10) according to the preceding claim, wherein the electrochemical device (1 10) is further adapted to from the pumping current between the third electrode (122) and the fourth electrode (123) to one between the first electrode ( 1 14) and the second electrode (1 16) to close current flowing, in particular a second pumping current, and / or on a between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) prevailing potential difference.

5. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) weiterhin eingerichtet ist, um aus dem Pumpstrom zwischen der dritten Elektrode (122) und der vierten E- lektrode (123) auf ein elektrochemisches Potenzial der ersten Elektrode (1 14) zu schließen. 5. Electrochemical component (1 10) according to one of the two preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is further adapted to from the pumping current between the third electrode (122) and the fourth E To close the electrode (123) to an electrochemical potential of the first electrode (1 14).

6. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um das Sensorelement (1 1 1 ) als Transistor zu betreiben, wobei eine zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) angelegte Eingangspannung in einen Strom zwischen der dritten Elektrode (122) und der vierten Elektrode (123) umgewandelt wird. 6. Electrochemical component (1 10) according to one of the three preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is adapted to operate the sensor element (1 1 1) as a transistor, one between the first electrode (1 14) and The input voltage applied to the second electrode (1 16) is converted into a current between the third electrode (122) and the fourth electrode (123).

7. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (1 14) direkt oder indirekt mit einem Gas aus einem Messgasraum (1 12) beaufschlagbar ist. 7. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the first electrode (1 14) directly or indirectly with a gas from a measuring gas space (1 12) can be acted upon.

8. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrode (1 14) in einem im wesentlichen abgeschlossenen zweiten Hohlraum (154) angeordnet ist. 8. The electrochemical device (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the first electrode (1 14) in a substantially closed second cavity (154) is arranged.

9. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) weiterhin eingerichtet ist, um aus dem Pumpstrom zwischen den mindestens zwei in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123) auf einen zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) fließenden Strom, insbesondere einen zweiten Pumpstrom, und/oder auf eine zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) herrschende Potenzialdifferenz zu schließen. 9. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is further adapted to from the pumping current between the at least two in the first cavity (120) arranged electrodes (1 16, 122, 123 ) to a between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) flowing current, in particular a second pumping current, and / or to a between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) prevailing potential difference close.

10. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) weiterhin eingerichtet ist, um aus dem Pumpstrom zwischen den mindestens zwei in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123) auf ein elektrochemisches Potenzial der ersten Elektrode (1 14) zu schließen. 10. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is further adapted to from the pumping current between the at least two in the first cavity (120) arranged electrodes (1 16, 122, 123 ) to close an electrochemical potential of the first electrode (1 14).

1 1 . Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um die erste Elektrode (1 14) und die zweite Elektrode (1 16) elektrisch miteinander zu verbinden, insbesondere miteinander kurzzuschließen. 1 1. Electrochemical component (1 10) according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical component (1 10) is arranged to electrically connect the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16), in particular to short-circuit each other.

12. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) weiterhin eingerichtet ist, um aus dem elektrochemischen Potenzial der ersten Elektrode (1 14) auf eine oder mehre- re der folgenden Messgrößen zu schließen: eine Messgaszusammensetzung an der ersten Elektrode (1 14); einen Druck eines Messgases an der ersten Elektrode (1 14), insbesondere einen Absolutdruck; eine Temperatur des Sensorelements (1 1 1 ) und/oder eine Temperatur eines Messgases an der ersten Elektrode (1 14) und/oder an der zweiten Elektrode (1 16). 12. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is further adapted to close from the electrochemical potential of the first electrode (1 14) to one or more of the following measured variables: a measurement gas composition at the first electrode (1 14); a pressure of a measuring gas at the first electrode (1 14), in particular an absolute pressure; a temperature of the sensor element (1 1 1) and / or a temperature of a sample gas at the first electrode (1 14) and / or at the second electrode (1 16).

13. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um das Sensorelement (1 1 1 ) als Transistor zu betreiben, wobei eine zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) angelegte Eingangspannung in einen Strom zwischen mindestens zwei der in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten13. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is adapted to operate the sensor element (1 1 1) as a transistor, one between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) applied to a current between at least two of the arranged in the first cavity (120)

Elektroden (1 16, 122, 123), insbesondere der zweiten Elektrode (1 16) und der dritten Elektrode (122) und/oder der dritten Elektrode (122) und einer vierten Elektrode (123), umgewandelt wird. Electrodes (1 16, 122, 123), in particular the second electrode (1 16) and the third electrode (122) and / or the third electrode (122) and a fourth electrode (123) is converted.

14. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um das Sensorelement (1 1 1 ) als Diode zu betreiben, wobei die erste Elektrode (1 14) und die dritte Elektrode (122) miteinander verbunden werden, wobei der Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode (1 16) und der dritten Elektrode (122) in einer Stromrichtung im wesentlichen gesperrt und in einer entgegengesetzten Stromrichtung ermöglicht wird. 14. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is adapted to operate the sensor element (1 1 1) as a diode, wherein the first electrode (1 14) and the third electrode (122), wherein the pumping current between the second electrode (1 16) and the third electrode (122) is substantially blocked in a current direction and allowed in an opposite current direction.

15. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um das Sensorelement (1 1 1 ) als Speicherelement zu betreiben, wobei in dem ersten Hohlraum (120) mittels der ersten Elektrode (1 14), dem ersten Elektrolyten (1 18) und der zweiten Elektrode (1 16) eine definierte Messgasatmosphäre eingestellt wird, wobei anschließend für eine Speicherdauer die elektrische Verbindung zur zweiten Elekt- rode (1 16) unterbrochen wird, wobei anschließend für ein Auslesen des Speicherelements aus dem Pumpstrom zwischen mindestens zwei in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123), insbesondere zwischen der zweiten Elektrode (1 16) und der dritten Elektrode (122), und/oder einem Pumpstrom zwischen der zweiten Elektrode (1 16) und der ersten Elektrode (1 14) und/oder aus einer Nernstspannung zwischen der zweiten Elektrode (1 16) und der ersten Elektrode (1 14) auf die Messgasatmosphäre in dem ersten Hohlraum (120) geschlossen wird. 15. Electrochemical component (1 10) according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is adapted to operate the sensor element (1 1 1) as a storage element, wherein in the first cavity (120) by means of the first electrode (1 14), the first electrolyte (1 18) and the second electrode (1 16) a defined measuring gas atmosphere is set, then subsequently for a storage period, the electrical connection to the second Elec- erode (1 16) is interrupted, in which case Reading the memory element from the pumping current between at least two in the first cavity (120) arranged electrodes (1 16, 122, 123), in particular between the second electrode (1 16) and the third electrode (122), and / or a pumping current between the second electrode (1 16) and the first electrode (1 14) and / or from a Nernst voltage between the second electrode (1 16) and the first electrode (1 14) is closed to the measurement gas atmosphere in the first cavity (120).

16. Elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrochemische Bauelement (1 10) eingerichtet ist, um eine Spannung, welche den Pumpstrom zwischen den mindestens zwei in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123), insbesondere der zweiten Elektrode (1 16) und der dritten Elektrode (122) und/oder zwischen der dritten E- lektrode (122) und einer vierten Elektrode (123), antreibt, anzupassen, insbesondere nachzuführen, insbesondere um einen ohmschen Spannungsabfall zu berücksichtigen. 16. Electrochemical component (1 10) according to one of the preceding claims, wherein the electrochemical device (1 10) is adapted to a voltage which the pumping current between the at least two in the first cavity (120) arranged electrodes (1 16, 122 , 123), in particular the second electrode (1 16) and the third electrode (122) and / or between the third electrode (122) and a fourth electrode (123), drives to adapt, in particular track, in particular by an ohmic Voltage drop to take into account.

17. Verfahren zur Erfassung einer Komponente eines Gases in einem Messgasraum (1 12), insbesondere zur Bestimmung eines Sauerstoffanteils und/oder eines Stickoxidanteils in dem Gas, wobei mindestens ein elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird, wobei eine Nernstspannung zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) und/oder ein Pumpstrom zwischen der ersten Elektrode (1 14) und der zweiten Elektrode (1 16) mittels des Pumpstroms zwischen den mindestens zwei in dem ersten Hohlraum (120) angeordneten Elektroden (1 16, 122, 123) erfasst und/oder verstärkt wird. 17. A method for detecting a component of a gas in a measuring gas space (1 12), in particular for determining an oxygen content and / or a nitrogen oxide content in the gas, wherein at least one electrochemical device (1 10) is used according to one of the preceding claims, wherein a Nernst voltage between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) and / or a pumping current between the first electrode (1 14) and the second electrode (1 16) by means of the pumping current between the at least two in the first cavity ( 120) arranged electrodes (1 16, 122, 123) is detected and / or amplified.

18. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schaltkreises, wobei mindestens ein elektrochemisches Bauelement (1 10) nach einem der vorhergehenden, ein elektrochemisches Bauelement (1 10) betreffenden Ansprüche verwendet wird, wobei das mindestens eine Sensorelement (1 1 1 ) des elektrochemischen Bauelements (1 10) in einer oder mehreren der folgenden Funktionen eingesetzt wird: als Transistor; als Diode; als Speicherelement. 18. A method for producing an electrical circuit, wherein at least one electrochemical device (1 10) according to one of the preceding, an electrochemical device (1 10) is used claims, wherein the at least one sensor element (1 1 1) of the electrochemical device (1 10) is used in one or more of the following functions: as a transistor; as a diode; as a storage element.