Датчик для определения концентрации газов

(54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов (ВУ)(72) Авторы Таратын Игорь Александрович Урецкий Валерий Борисович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие Минский НИИ радиоматериалов (ВУ)Датчик для определения концентрации газов, содержащий подложку, газочувствительный слой из оксидов металлов, нанесенный на диэлектрический слой, нагревательный элемент и электроды для подключения к источнику напряжения, отличающийся тем, что диэлектрический слой нанесен на подложку, а газочувствительный слой, выполняющий также функцию нагревательного элемента, выполнен из оксида индия и оксида олова.Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для изготовления полупроводникового датчика концентрации газа.Известен полупроводниковый датчик для определения состава и концентрации газа,содержащий диэлектрическую подложку, на которой формируют пленочный нагреватель. Датчик содержит также системы электродов, газочувствительный слой 1.Этот датчик обладает недостатком, заключающимся в трудоемкости его изготовления,применении дополнительных технологий и сложной аппаратуры.Известен датчик газов, представляющий собой электроизолирующую подложку с размещенными на ней нагревателем и термодатчиком, электродами для газочувствительного слоя и газочувствительным слоем, причем на подложку из кремния, покрытую слоем ди ВУ 8851 С 1 200741248оксида кремния, нанесены нагреватель И термодатчик, выполненные из платины с подслоем титана в виде резисторов типа меандр, И электроды встречно-Штыревой конструкции для газочувствительного слоя, Изготовленные из того же материала, а газочувствительный слой представляет собой пленку металлооксидного полупроводника, нанесенного на встречно-щть 1 ревь 1 е электроды 2.Этот датчик Имеет недостаток, заключающийся в большой мощности, необходимой для нагревания кристалла кремния. Ввиду того что платиновый нагреватель не пассивирован, то при воздействии газа, например водорода, так как платина является катализатором,будет наблюдаться изменение сопротивления платинового нагревателя за счет взаимодействия с водородом, что влечет изменение мощности И температуры кристалла.Известен также датчик для определения концентрации газов, содержащий подложку, на которой последовательно расположены пленочный нагреватель, диэлектрический слой, легированный добавками газочувствительный элемент из оксида металла с рельефной поверхностью И электроды для подключения к источнику напряжения, причем пленочный нагреватель И газочувствительный элемент выполнены из одного И того же оксида металла,при этом рельефная поверхность упомянутого газочувствительного элемента представляет собой слой чередующихся микронеровностей И впадин, образующих профиль пилообразной формы. Причем пленочный нагреватель И газочувствительный элемент выполнены из оксида олова 3.Однако этот датчик имеет также недостаток, заключающийся в сравнительно сложном технологическом процессе изготовления, т.к. для изготовления пленочного нагревателя из оксида олова 51102 надо использовать трафаретную печать для создания резистора. Трафаретная печать нужна также для создания контактов. Кроме того, оксид олова 51102 полупроводник п-типа имеет очень высокое сопротивление, что приводит к тому, что напряжение работы датчика составляет приблизительно 10-20 В И мощность потребления составляет О,5-1 Вт.Задачей настоящего изобретения является повыщение чувствительности датчика при определении концентрации, например, водорода И других горючих И токсичных газов.Поставленная задача достигается тем, что в датчике для определения концентрации газов, содержащем подложку, газочувствительный слой из оксидов металлов, нанесенный на диэлектрический слой, нагревательный элемент И электроды для подключения к источнику напряжения, диэлектрический слой нанесен на подложку, а газочувствительный слой, выполняющий также функцию нагревательного элемента, выполнен из оксида индия И оксида олова.Изобретение поясняется чертежом, где на фигуре Изображена схема конструкции датчика для определения концентрации газов.Датчик для определения концентрации газов содержит подложку 1, выполненную из кремния, на поверхности которой размещен диэлектрический слой 2. На диэлектрическом слое 2 размещен платиновый нагревательный элемент 3. На диэлектрическом слое 2 размещен также платиновый контакт 4. На поверхность платинового нагревательного элемента 3, платинового контакта 4 И на поверхность диэлектрического слоя 2 нанесен газочувствительный слой 5, выполненный из низкоомных оксида индия И оксида олова. Нагревательный элемент 3 соединен с электродами 6, выполненными в виде платиновых микропроводов для подключения к источнику напряжения (на фигуре не показан).Датчик для определения концентрации газов работает следующим образом.На кристалл, разваренный в корпусе (на фигуре не показан), через электроды 6 подают напряжение на платиновый нагревательный элемент 3. На нагретую поверхность кристалла наносят раствор гидрооксида индия И гидрооксида олова. При дальнейшем повыщениинапряжения, подаваемого на ЭЛСКТрОДЫ 6, фОрМИруСТСЯ газочувствительный СЛОЙ 5 ИЗ ОКсида ИНДИЯ И оксида олова, КОТОРЫЙ обладает НИЗКИМ СОПрОТИВЛСНИСМ.На ВТОрОМ этапе ИСТОЧНИК напряжения (на фИГурС НС Показан) ПОДКЛЮЧаСТСЯ К ОТДСЛЬНО расположенному платиновому Контакту 4 И платиновому нагревателЬноМу ЭЛСМСНТУ 3, КОТОрЫС ОДНОВрСМСННО обеспечивают И КОНТаКТ К НИЗКООМНОМу газочувствительному СЛОЮВВИДУ ТОГО ЧТО газочувствительный СЛОЙ 5 ВЫПОЛНСН ИЗ оксида ИНДИЯ И оксида олова,обладающего НИЗКИМ ОМИЧССКИМ СОПрОТИВЛСНИСМ, И КОНСТруКТИВНО СОВМСЩСНЫ, газочувСТВИТСЛЬНЫЙ СЛОЙ 5 МОЖСТ ОДНОВрСМСННО ВЫПОЛНЯТЬ также СЩС И фуНКЦИЮ нагревательНОГО элемента ВМССТО платинового нагревательного элемента 3, ЧТО, В СВОЮ ОЧСрСДЬ, ПОВЫШаСТ ЧУВСТВИТСЛЬНОСТЬ датчика ПрИ ОПрСДСЛСНИИ Концентрации газов.Национальный Центр Интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.