JPH053539B2 - - Google Patents
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- JPH053539B2 JPH053539B2 JP59069335A JP6933584A JPH053539B2 JP H053539 B2 JPH053539 B2 JP H053539B2 JP 59069335 A JP59069335 A JP 59069335A JP 6933584 A JP6933584 A JP 6933584A JP H053539 B2 JPH053539 B2 JP H053539B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、水素ガスの気体中に含有される量を
電気的信号として検出する水素ガスセンサーに関
する。
電気的信号として検出する水素ガスセンサーに関
する。
従来例の構成とその問題点
最近、エネルギー需要の増大、環境汚染による
クリーンエネルギーの要望から、水素ガスをエネ
ルギー源に使用しようとする要求が高まつてい
る。一方、水素ガスは、引火点が低く危険性の高
いガスであることから、水素ガスのガス濡れを検
出するガスセンサーの要求も高まりつつある。
クリーンエネルギーの要望から、水素ガスをエネ
ルギー源に使用しようとする要求が高まつてい
る。一方、水素ガスは、引火点が低く危険性の高
いガスであることから、水素ガスのガス濡れを検
出するガスセンサーの要求も高まりつつある。
従来、一般に使用されている水素ガスセンサー
は、加熱白金線において水素ガスを燃焼させるこ
とによる白金線の電気抵抗値変化を利用したもの
である。このようなセンサーにおいては、次の欠
点を有していた。すなわち、水素ガス以外のイソ
ブタン、プロパン等の可燃性のガスが共存する場
合にも、水素ガスと同様に感知してしまい誤動作
する。そのため水素ガスだけを感知できる信頼性
の高いセンサーが望まれていた。
は、加熱白金線において水素ガスを燃焼させるこ
とによる白金線の電気抵抗値変化を利用したもの
である。このようなセンサーにおいては、次の欠
点を有していた。すなわち、水素ガス以外のイソ
ブタン、プロパン等の可燃性のガスが共存する場
合にも、水素ガスと同様に感知してしまい誤動作
する。そのため水素ガスだけを感知できる信頼性
の高いセンサーが望まれていた。
従来より、酸化タングステン（WO3）が白金
等の触媒により水素と反応することが知られてい
る。その反応機構は、酸化タングステンと白金も
しくはパラジウム等の接触界面において、水素ガ
スが酸化タングステン中にInter calation
（Spill over現象とも言う）することであり、そ
の結果、生成したタングステンブロンズの電気抵
抗が、極端に低くなる。
等の触媒により水素と反応することが知られてい
る。その反応機構は、酸化タングステンと白金も
しくはパラジウム等の接触界面において、水素ガ
スが酸化タングステン中にInter calation
（Spill over現象とも言う）することであり、そ
の結果、生成したタングステンブロンズの電気抵
抗が、極端に低くなる。
このような現象を利用したものとして、例えば
特開昭57−74648号公報には、スパツタ蒸着によ
るWO3膜を利用したガスセンサーが記載されて
いる。しかし、このWO3膜は多結晶体であり、
水素ガスに対して感度の低いものであつた。
特開昭57−74648号公報には、スパツタ蒸着によ
るWO3膜を利用したガスセンサーが記載されて
いる。しかし、このWO3膜は多結晶体であり、
水素ガスに対して感度の低いものであつた。
発明の目的
本発明は、このWO3膜を利用する水素ガスセ
ンサーを改良して、より感度を高くすることを目
的とする。
ンサーを改良して、より感度を高くすることを目
的とする。
発明の構成
本発明は、真空蒸着法によつて充填密度の低い
アモルフアスWO3膜が水素ガスに対して高感度
であることを見出したことに基づくもので、第１
の電極上にアモルフアスWO3膜を形成し、その
上に第２電極として白金またはパラジウムの薄膜
を設けたものである。
アモルフアスWO3膜が水素ガスに対して高感度
であることを見出したことに基づくもので、第１
の電極上にアモルフアスWO3膜を形成し、その
上に第２電極として白金またはパラジウムの薄膜
を設けたものである。
本発明では、前記のように、触媒金属の白金ま
たはパラジウムが第２の電極を兼用しているの
で、素子構造を単純化することができる。
たはパラジウムが第２の電極を兼用しているの
で、素子構造を単純化することができる。
なお、WO3の充填密度は4.0〜6.0ｇ/cm3、その
膜厚は100〜10000Åが好ましい。
膜厚は100〜10000Åが好ましい。
実施例の説明
実施例 １
セラミツク・ガラス等の絶縁性基板上に、Pt、
Pd、Ni、Ti、Ta、Au、Ag、Al等の金属もしく
はIn2O3、SnO2等の半導体からなる第１の電極を
設け、その上に真空蒸着法の１つである抵抗加熱
法によつてアモルフアスWO3膜を形成し、さら
にその上にパラジウムを蒸着によつて積層し、第
２の電極を設けた。
Pd、Ni、Ti、Ta、Au、Ag、Al等の金属もしく
はIn2O3、SnO2等の半導体からなる第１の電極を
設け、その上に真空蒸着法の１つである抵抗加熱
法によつてアモルフアスWO3膜を形成し、さら
にその上にパラジウムを蒸着によつて積層し、第
２の電極を設けた。
第１図は上記のようにして構成した水素ガスセ
ンサーを示すもので、１は基板、２は第１の電
極、３はWO3膜、４は第２の電極である。WO3
の充填密度は5.4ｇ/cm3、その膜厚は3000Åであ
り、第２の電極の膜厚は500Åであり、第１の電
極との対向面積は0.3cm2である。
ンサーを示すもので、１は基板、２は第１の電
極、３はWO3膜、４は第２の電極である。WO3
の充填密度は5.4ｇ/cm3、その膜厚は3000Åであ
り、第２の電極の膜厚は500Åであり、第１の電
極との対向面積は0.3cm2である。
なお、５および６はそれぞれ第１および第２の
電極のリード、７は電気抵抗の検出器である。
電極のリード、７は電気抵抗の検出器である。
上記のセンサー部に一定濃度の水素ガスを吹き
つけると、第１電極と第２電極間の抵抗が大きく
変化する。水素ガス濃度と電極間の抵抗値の関係
を第２図に示す。同図よりH2濃度1000ppmに対
する100ppmの電気抵抗値の比は7.2倍である。こ
れに対してスパツタリング法で形成し、熱処理し
た結晶状態のセンサーの比は1.5倍で感度が低か
つた。
つけると、第１電極と第２電極間の抵抗が大きく
変化する。水素ガス濃度と電極間の抵抗値の関係
を第２図に示す。同図よりH2濃度1000ppmに対
する100ppmの電気抵抗値の比は7.2倍である。こ
れに対してスパツタリング法で形成し、熱処理し
た結晶状態のセンサーの比は1.5倍で感度が低か
つた。
なお、電気抵抗値の測定は、±50mV、60Hzで
行なつた。測定値は水素ガス吹きつけ後３秒後の
値である。この後、センサー部に空気を吹きつけ
ると、５〜10秒以内に元の状態に回復した。
行なつた。測定値は水素ガス吹きつけ後３秒後の
値である。この後、センサー部に空気を吹きつけ
ると、５〜10秒以内に元の状態に回復した。
実施例 ２
実施例１においてアモルフアスWO3膜の蒸着
時の真空度をかえて異なつた充填密度の膜を3000
Åの厚みに蒸着し、実施例１と同様のセンサーを
構成して試験した。
時の真空度をかえて異なつた充填密度の膜を3000
Åの厚みに蒸着し、実施例１と同様のセンサーを
構成して試験した。
その結果、充填密度が低くなる膜ほど水素ガス
に対する感度が高くなつた。しかし、充填密度が
低くなるとWO3膜自身が脆くなり、安定性に欠
けることが判かつた。安定で、かつ高感度の
WO3膜としては、充填密度4.0〜6.0ｇ/cm3の範囲
のものが好ましかつた。
に対する感度が高くなつた。しかし、充填密度が
低くなるとWO3膜自身が脆くなり、安定性に欠
けることが判かつた。安定で、かつ高感度の
WO3膜としては、充填密度4.0〜6.0ｇ/cm3の範囲
のものが好ましかつた。
さらに、WO3膜の充填密度を5.4ｇ/cm3と一定に
して蒸着膜厚を変化させて検討した結果、薄い状
態の膜ほど高い感度を示した。好ましい膜厚は
100〜10000Åの範囲であつた。
して蒸着膜厚を変化させて検討した結果、薄い状
態の膜ほど高い感度を示した。好ましい膜厚は
100〜10000Åの範囲であつた。
実施例 ３
実施例１において、第２電極のパラジウムにか
えて、白金を用いたセンサーを作成し、水素ガス
に対する感度を測定した結果、実施例１とほぼ同
程度の感度が得られた。
えて、白金を用いたセンサーを作成し、水素ガス
に対する感度を測定した結果、実施例１とほぼ同
程度の感度が得られた。
実施例 ４
実施例１において、第２電極のパラジウムの蒸
着膜厚の異なるセンサーを作成した。パラジウム
膜厚が薄い程WO3への水素ガスのインターカレ
ーシヨン反応は速くなるが、電極自身の電気抵抗
が高くなる。パラジウム膜厚は100〜1000Åが好
ましいものであつた。白金についても同様であつ
た。
着膜厚の異なるセンサーを作成した。パラジウム
膜厚が薄い程WO3への水素ガスのインターカレ
ーシヨン反応は速くなるが、電極自身の電気抵抗
が高くなる。パラジウム膜厚は100〜1000Åが好
ましいものであつた。白金についても同様であつ
た。
なお、実施例においては真空蒸着法として抵抗
加熱法について説明したが、これに代えてEB（電
子線）加熱法を用いても同様の効果が得られた。
加熱法について説明したが、これに代えてEB（電
子線）加熱法を用いても同様の効果が得られた。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、構造が簡単で
高感度の安定した水素ガスセンサーが得られる。
また、このセンサーは、他の可燃性ガスに応答す
ることがないので、信頼性の高いものである。
高感度の安定した水素ガスセンサーが得られる。
また、このセンサーは、他の可燃性ガスに応答す
ることがないので、信頼性の高いものである。
第１図は本発明の水素ガスセンサーの実施例を
示す要部を断面にした図、第２図は水素ガス濃度
とセンサーの電気抵抗値の関係を示す図である。 １……基板、２……第１の電極、３……WO3
膜、４……第２の電極。
示す要部を断面にした図、第２図は水素ガス濃度
とセンサーの電気抵抗値の関係を示す図である。 １……基板、２……第１の電極、３……WO3
膜、４……第２の電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の電極上に真空蒸着法によつてアモルフ
アス酸化タングステン層を設け、さらにその上に
第２電極として白金またはパラジウムの薄膜層を
積層したことを特徴とする水素ガスセンサー。 ２ アモルフアス酸化タングステン層が、充填密
度4.0〜6.0ｇ/cm3で、かつ膜厚100〜10000Åであ
る特許請求の範囲第１項記載の水素ガスセンサ
ー。 ３ 白金またはパラジウムの薄膜層の膜厚が100
〜1000Åである特許請求の範囲第１項記載の水素
ガスセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6933584A JPS60211347A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6933584A JPS60211347A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211347A JPS60211347A (ja) | 1985-10-23 |
| JPH053539B2 true JPH053539B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=13399574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6933584A Granted JPS60211347A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 水素ガスセンサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211347A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4440572C2 (de) * | 1994-11-14 | 1997-05-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verglasungselement mit variabler Transmission |
| JP2007071866A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-03-22 | Tokyo Univ Of Science | ガスセンサ用薄膜、ガスセンサ用素子体およびガスセンサ用素子体の製造方法 |
| JP5422281B2 (ja) * | 2009-07-13 | 2014-02-19 | 株式会社アルバック | 水素ガスセンサ及び水素ガスセンサの製造方法 |
| US9134270B2 (en) * | 2010-03-25 | 2015-09-15 | Stichting Imec Nederland | Amorphous thin film for sensing |
| JP6738749B2 (ja) | 2016-03-25 | 2020-08-12 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | 気体センサ、水素検出方法、及び燃料電池自動車 |
| WO2018123674A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体検出装置、気体センサシステム、燃料電池自動車、及び水素検出方法 |
| US11541737B2 (en) * | 2016-12-28 | 2023-01-03 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Gas detection device, gas detection system, fuel cell vehicle, and gas detection method |
| JP7195766B2 (ja) * | 2018-05-14 | 2022-12-26 | キヤノン株式会社 | 還元性ガス検知材料、及び還元性ガス検知センサ |
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| JPS55124058A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-24 | Gen Motors Corp | Titanium dioxide exhaust sensor |
| JPS5690250A (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-22 | Matsushita Electric Works Ltd | Detection element of combustible gas |
| JPS5774648A (en) * | 1980-08-28 | 1982-05-10 | Siemens Ag | Selective thin film gas sensor and manufacture thereof |
| JPS5857702A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-06 | 三洋電機株式会社 | 湿度センサ− |
| JPS58182545A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-25 | Hitachi Ltd | 一酸化炭素ガス検知素子 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP6933584A patent/JPS60211347A/ja active Granted
Patent Citations (8)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211347A (ja) | 1985-10-23 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |