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公開番号2025125663
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021738
出願日2024-02-16
発明の名称ガスセンサ及びガスセンサ装置
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人グランダム特許事務所
主分類G01N 27/12 20060101AFI20250821BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象ガスを精度良く検知し得るガスセンサ及びガスセンサ装置を提供する。
【解決手段】ガスセンサ10は、互いに離隔して配される一対の電極(第1電極71、第2電極72)を有する少なくとも1つの電極対70と、一対の電極(第1電極71、第2電極72)の間を電気的に接続する感応膜60と、感応膜60を加熱する発熱部40と、を備える。感応膜60は、酸化物半導体と酸化物半導体よりも活性温度が高い固体電解質体との混合物を含む。電極(第1電極71、第2電極72)と混合物は、直接接触している。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに離隔して配される一対の電極を有する少なくとも１つの電極対と、
一対の前記電極の間を電気的に接続する感応膜と、
前記感応膜を加熱する発熱部と、
を備えるガスセンサであって、
前記感応膜は、酸化物半導体と前記酸化物半導体よりも活性温度が高い固体電解質体との混合物を含み、
前記電極と前記混合物は、直接接触し、又は電子伝導性とイオン電導性とを有する混合伝導体を介して電気的に接続される、
ガスセンサ。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記混合物における前記酸化物半導体と前記固体電解質体の体積比は、３：７－７：３である、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサと、
一対の前記電極の間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記発熱部の加熱動作と、前記電圧印加部による電圧の印加動作と、を制御する制御部を備えるガスセンサ装置であって、
前記制御部は、
前記酸化物半導体で電子又はホールが伝導する温度である第１温度となるように前記発熱部によって前記感応膜を加熱させるとともに、前記電圧印加部によって一対の前記電極の間に電圧を印加させ、一対の前記電極間に流れる電流又は一対の前記電極間の抵抗値に基づいて対象ガスの濃度を検出する第１制御と、
前記第１温度よりも高く前記固体電解質体でイオンが伝導する温度である第２温度となるように前記発熱部によって前記感応膜を加熱させるとともに、前記電圧印加部によって一対の前記電極の間に電圧を印加させる第２制御と、を行う、
ガスセンサ装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１制御では、前記電圧印加部によって一対の前記電極の間に第１電圧値の電圧を印加させ、
前記第２制御では、前記電圧印加部によって一対の前記電極の間に前記第１電圧値よりも大きい第２電圧の電圧を印加させる、
請求項３に記載のガスセンサ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサ装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１のガス検出装置は、金属酸化物半導体ガスセンサと、金属酸化物半導体ガスセンサを駆動温度に加熱する加熱部と、金属酸化物半導体ガスセンサの抵抗値を測定するための信号電圧印加手段と、を備えている。このガス検出装置は、信号電圧印加手段によって信号電圧を変化させることによってガス感度を変化させる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－２８３９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のガス検出装置では、駆動下で金属酸化物半導体ガスセンサに吸着した酸素等によって感度が変化することが想定される。そのため、金属酸化物半導体ガスセンサに印加する電圧を調整したとしても、感度が安定しない懸念がある。そこで、対象ガスを精度良く検知し得る構成が求められている。
【０００５】
本開示は、対象ガスを精度良く検知し得るガスセンサ及びガスセンサ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のガスセンサは、
互いに離隔して配される一対の電極を有する少なくとも１つの電極対と、
一対の前記電極の間を電気的に接続する感応膜と、
前記感応膜を加熱する発熱部と、
を備えるガスセンサであって、
前記感応膜は、酸化物半導体と前記酸化物半導体よりも活性温度が高い固体電解質体との混合物を含み、
前記電極と前記混合物は、直接接触し、又は電子伝導性とイオン電導性とを有する混合伝導体を介して電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る技術は、対象ガスを精度良く検知し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態のガスセンサを概略的に示す側断面図である。
図２は、図１のガスセンサの一部拡大図である。
図３は、絶縁層上に形成された第１電極及び第２電極を概略的に示す平面図である。
図４は、ガスセンサの一部を概略的に示す模式図である。
図５（Ａ）は、ガスセンサが対象ガスに暴露される前の酸化物半導体の空乏層を説明する説明図であり、図５（Ｂ）は、ガスセンサが対象ガスに暴露された後の酸化物半導体の空乏層を説明する説明図である。
図６は、ガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
図７は、図６に続くガスセンサの製造工程を説明する工程図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。
〔１〕互いに離隔して配される一対の電極を有する少なくとも１つの電極対と、
一対の前記電極の間を電気的に接続する感応膜と、
前記感応膜を加熱する発熱部と、
を備えるガスセンサであって、
前記感応膜は、酸化物半導体と前記酸化物半導体よりも活性温度が高い固体電解質体との混合物を含み、
前記電極と前記混合物は、直接接触し、又は電子伝導性とイオン電導性とを有する混合伝導体を介して電気的に接続される、
ガスセンサ。
【００１０】
この構成によれば、感応膜が酸化物半導体と固体電解質体との混合物を含むため、酸化物半導体の濃度検出作用（対象ガス濃度に起因する抵抗変化）によって対象ガスの濃度検出ができるとともに、感応膜に吸着したイオンを固体電解質体のイオン移動作用によって除去できる。特に、酸化物半導体の活性温度と固体電解質体の活性温度とが異なるため、適当な温度調整によって、酸化物半導体の濃度検出作用と固体電解質体のイオン移動作用とを使い分けられる。したがって、ガスセンサは、感応膜に吸着したイオンを除去して感度劣化を防ぎつつ、対象ガスを精度良く検知できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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