ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для измерения влажности различных газов.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя [1] . Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.

Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, содержащий непроводящую подложку с нанесенным на ее поверхность влагочувствительным покрытием - монокристаллической автоэпитаксиальной пленкой арсенида галлия и металлическими токопроводящими контактами.

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля влажности газов и трудоемкость его изготовления, предусматривающего нанесение энитаксиальной пленки на подложку (требуется разработка специальной сложной технологии).

Задачей изобретения является повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном датчике влажности газов, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено в виде монокристаллической пластины фосфида индия.

Повышение чувствительности предлагаемого датчика, по сравнению с известным датчиком [2] , иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция датчика, а на фиг.2 - сравнительные кривые изменения электропроводности датчиков в условиях адсорбции паров воды соответственно: а) - прототипа, б) - предлагаемого объекта.

Датчик состоит из монокристаллической пластины фосфида индия 1 с нанесенными на его поверхность металлическими электродами 2.

Принцип работы датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пластине и вызывающих изменение ее электропроводности.

Работа датчика осуществляется следующим образом.

Датчик помещают в исследуемую среду. При адсорбции паров воды, сопровождающейся образованием донорно-акцепторных комплексов типа H₂O^+δ-In^-δ, происходит заряжение поверхности полупроводниковой пластины, соответственно изменение концентрации свободных носителей зарядов, а вследствие этого изменение ее электропроводности. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание влаги в исследуемой среде.

Из анализа градуировочных кривых, полученных с помощью устройства-прототипа и предлагаемого детектора (см. фиг.2а, б), следует, что предлагаемый объект позволяет определять содержание паров воды (в газовых средах) с более высокой чувствительностью. Кроме того, упрощается технология его изготовления: отпадает необходимость в нанесении эпитаксиальной пленки на подложку.

Таким образом, применение монокристаллической пластины фосфида индия позволило повысить чувствительность датчика и его технологичность.

Источники информации
1. Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высшая школа, 1987.

2. Авторское свидетельство 541137, М.кл.² G 01 N 1/11, БИ 48-76.

Использование: в области газового анализа, для регистрации и измерения содержания паров воды. Сущность изобретения состоит в том, что в известном полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из монокристаллической пластины фосфида индия. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 2 ил.

Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, отличающийся тем, что основание выполнено в виде монокристаллической пластины фосфида индия.