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ガスセンサ コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P08P005971
整理番号 OP00261
掲載日 2008年7月4日
出願番号 特願2006-329419
公開番号 特開2008-145128
登録番号 特許第4389031号
出願日 平成18年12月6日(2006.12.6)
公開日 平成20年6月26日(2008.6.26)
登録日 平成21年10月16日(2009.10.16)
発明者
  • 塚田 啓二
出願人
  • 岡山大学
発明の名称 ガスセンサ コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【目的】 ガスセンサにおいて,ガス選択性が高く量産が可能なセンサ構造を提供する。
【構成】 本発明は、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の上に,触媒金属からなる下部ゲート電極と,イオン導伝性膜と,触媒金属からなる上部ゲート電極の積層構造を設けた多層ゲート型ガスセンサである。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】ガスセンサとしては,多くの種類が知られている。例えば半導体特性をもつ金属酸化体(SnO2)は水素ガスに触れると金属酸化体の酸素が還元されるため,抵抗値が変化する。この抵抗値変化により水素濃度を検出する半導体式の水素センサがある。また,同様の原理を用いており,ヒーターの役割もしている白金線に金属酸化物半導体を焼結して,ブリッジ回路で素子の抵抗値変化をとらえる熱線型半導体式の水素センサもある。これら半導体式や熱線式ではバルクな材料を用いているため,量産性が悪く,動作温度としても約300℃以上で動作させる必要があった。量産性が良く室温近くでの動作するものとして,電界効果型トランジスタを使った水素センサが知られている。電界効果型トランジスタの絶縁膜の上にゲート金属として触媒金属のパラジウムを用いたものが「Catalytic Metals and Field-effect Devices ・ a Useful Combination」 J. Lundstrom, A. Spetz, U. Ackelid and Sundgren, Sensors and Actuators, B Vol. 1 (1990) pp. 15-20(文献1)で報告されている。同様に触媒金属として白金を用いた水素センサが「A study of fast response characteristics for hydrogen sensing with platinum FET sensor」 K. Tsukada, T. Kiwa, T. Yamaguchi, S. Migitaka, Y. Goto, K. Yokosawa, Sensors and Actuators, B Vol. 114 (2006) pp. 158-163(文献2)で報告されている。電界効果型トランジスタを用いた小型ガスセンサは,測定ガスの濃度に応じて触媒金属の仕事関数が変化するのを電気信号として捉えるものである。同様に触媒金属の仕事関数変化の現象を使ったものとして他にショットキーダイオードなどいくつかの半導体デバイス構造のガスセンサが報告されている。
【非特許文献1】「A Noninvasive Electromagnetic Conductivity Sensor for Biomedical Applications」 Lynn W. Hart, et al., IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 35, No. 12 (1988) pp. 1011-1021
【非特許文献2】「Non-contact SQUID-NDT method using a ferrite core for carbon-fibre composites」 Y. Hatsukade, et al., Superconductor Science and Technology, Vol. 15 (2002) pp. 1728-1732
産業上の利用分野 本発明は、ガスを検知するセンサの構造及び検出方法に関する。又、ガス濃度を測定するガスセンサに関し、ガス生成プラントや,水素ガスステーション,自動車や家庭,ビルなどに設置された燃料電池システムからのガス漏れ検知装置として利用できる。
特許請求の範囲 【請求項1】電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の上に,触媒金属からなる下部ゲート電極と,イオン導伝性膜と,前記触媒金属と同一又は異なる触媒金属からなりガスの透過性がある上部ゲート電極の積層構造を設けたことを特徴とする多層ゲート型ガスセンサ
【請求項2】 前記多層ゲート型ガスセンサとともに,電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜の上に触媒金属からなるゲート電極を設けた単層ゲート型ガスセンサを一つのセンサ基板上に集積化,あるいはそれぞれを一つの実装基板上に配置したことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ
【請求項3】 前記下部ゲート電極と前記上部ゲート電極との間に電圧を印加して計測することを特徴とする請求項1~2に記載のガスセンサ
【請求項4】 前記下部ゲート電極と前記上部ゲート電極との間に印加する電圧を時間変動させて計測することを特徴とする請求項1~3のガスセンサ
【請求項5】 前記多層ゲート型ガスセンサの前記イオン導伝性膜としてプロトン導電性高分子膜を用いることを特徴とする請求項1~4のガスセンサ
【請求項6】 前記多層ゲート型ガスセンサの前記下部ゲート電極として白金を,前記上部ゲート電極としてパラジウムを用いたことを特徴とする請求項1~5のガスセンサ
産業区分
  • 試験、検査
  • 自動車
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
特許内容に関しての問い合せ窓口は岡山大学連携機構知的財産部門です。

技術移転に関しては岡山TLOが窓口になります。


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