Датчик для определения концентрации газов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(72) Авторы Таратын Игорь Александрович Сергеев Евгений Александрович Урецкий Валерий Борисович Лобко Эдвард Владимирович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов(57) Датчик для определения концентрации газов, включающий чувствительный элемент,содержащий кремниевую подложку с нанесенным на ней слоем диоксида кремния, на котором расположен платиновый резистивный нагреватель с контактной площадкой и с пленкой чувствительного материала на нем, платиновый микропровод, отличающийся тем, что платиновый микропровод присоединен к контактной площадке платинового резистивного нагревателя и к кремниевой подложке. 6451 1 Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке микроэлектронных датчиков концентрации газа. Известен датчик для определения концентрации газов, включающий чувствительный элемент, содержащий кремниевую подложку с нанесенным на ней слоем диоксида кремния, на котором расположен платиновый резистивный нагреватель с контактной площадкой и с пленкой чувствительного материала на нем платиновый микропровод 1. Этот датчик обладает недостатком, заключающимся в сравнительно низкой надежности резистивного нагревателя при достижении высоких температур. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является увеличение надежности платинового резистивного нагревателя при достижении высоких температур датчика. Поставленная задача решается тем, что в датчике для определения концентрации газов, включающем чувствительный элемент, содержащий кремниевую подложку с нанесенным на ней слоем диоксида кремния, на котором расположен резистивный нагреватель с контактной площадкой и с пленкой чувствительного материала на нем, платиновый микропровод, - платиновый микропровод присоединен к контактной площадке резистивного нагревателя и к кремниевой подложке. На фигуре изображен датчик для определения концентрации газов в разрезе. Датчик для определения концентрации газов содержит чувствительный элемент, включающий кремниевую подложку 1 с нанесенным на ней слоем диоксида кремния (2) - 2, на котором расположен резистивный платиновый нагреватель 3 с пленкой чувствительного материала 4, состоящего из оксида индия (23), оксида олова (2), оксида галлия (23),контактную площадку 5 резистивного платинового нагревателя 3, платиновый микропровод 6, присоединенный к контактной площадке 5 и кремниевой подложке 1. Датчик для определения концентрации газов работает следующим образом. К контактной площадке 5 резистивного платинового нагревателя 3 подключают напряжение , в результате чего достигается определенная температура чувствительного материала 4. Выбранная топология резистивного платинового нагревателя 3 обеспечивает высокую равномерность его температурного поля. За счет использования кремниевой подложки 1, обладающей высокой теплопроводностью, создается равномерное температурное поле на поверхности чувствительного материала 4. При рабочей температуре 300600 С сопротивление чувствительного материала 4 является функцией концентрации определяемого газа, которая фиксируется блоком обработки (на чертеже не показан) результатов. При рабочих температурах 300-600 С происходит резкое уменьшение сопротивления кремниевой подложки 1, вследствие чего уменьшается электрическая нагрузка на резистивный платиновый нагреватель 3 с сохранением общей мощности, подаваемой на чувствительный элемент. Таким образом обеспечивается получение высоких температур чувствительного элемента в течение длительного срока с сохранением характеристик резистивного платинового нагревателя 3. Чувствительный элемент содержит два параллельно подключенных элемента, выполняющих функцию резистора резистивный платиновый нагреватель 3 и подложку 1. Таким образом, так как сопротивление платинового резистивного нагревателя 3 линейно возрастает с увеличением температуры, а сопротивление кремниевой подложки 1 уменьшается не линейно от изменения температуры, то подключение микропровода 6 к резистивному платиновому нагревателю 3 и кремниевой подложки 1 создает новую зависимость, которая выражается в том, что резкое уменьшение сопротивления кремниевой подложки 1 при высоких температурах приводит к перераспределению токов между платиновым нагревателем 3 и кремниевой подложкой 1, тем самым это приводит к уменьшению тока, проходящего через резистивный платиновый нагреватель 3, что, в свою очередь, увеличивает надежность платинового резистивного нагревателя 3. 6451 1 Источники информации 1. Патент Российской Федерации 2114422, МПК 601 27/12, опубл. 27.06.1998. Бюл.18. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3