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GAS SENSOR commons meetings

Patent code P08P005971
File No. OP00261
Posted date Jul 4, 2008
Application number P2006-329419
Publication number P2008-145128A
Patent number P4389031
Date of filing Dec 6, 2006
Date of publication of application Jun 26, 2008
Date of registration Oct 16, 2009
Inventor
  • (In Japanese)塚田 啓二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 岡山大学
Title GAS SENSOR commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor structure of high gas selectivity and high mass-productivity, in a gas sensor.
SOLUTION: A multilayer gate type gas sensor is provided with layered structure of a lower gate electrode comprising catalyst metal, an ion conductive membrane, and an upper electrode comprising the catalyst metal, on a gate insulating film of a field effect type transistor.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006329419thum.jpg
State of application right Registered
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