Датчик для определения концентрации газов Советский патент 1983 года по МПК G01N27/04 G01N31/06 

Изобретение относится к технике измерения концентраций веществ, а точнее к датчикам, служащим для измерения концентрации газов, и может быть использовано, например, в химической промышленности. Известны полупроводниковые датчики для определения концентраци газов, представляквдие собой /.слои полупроводниковых окислов с припаяными к ним омическими контактами Cl Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик, представляющий собой полупроводниковую окисную пленку с припаянЕ 1ми к ней омическими контактами расположенную на подложку. Омические контакты подключены .к источнику постоянного напряжения и через полу 1роводниковую-пленку течет ток. При внесении датчика в газовую среду на поверхности пленки адсорбируются молекулы газа, что приводит к изменению поверхностного потенциала пле ки и изменению тока., протекающего через нее. По изменениям тока определяют концентрацию газа 2. Однако в области малых концентра ций измеряемого газа поверхность пленки обладает малой адсорбционной способностью. Это приводит к тому, что этот датчик, как и все остальны не может быть использован для определения малых концентраций газов вследствие низкой чувствительности. Для повышения чувствительности используют подогрев датчика до нескольких сот градусов, что исключае его применение во многих, средах, в частности во взрьшоопасных. Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика при комнат ных температурах. Поставленная цель достигается тем, что датчик, снабжен электрическим конденсатором, обкладки которог размещены с зазором с каждой сторон полупроводниковой окисной пленки. На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, вид спереди; на фиг. 2 вид А на фиг. 1, разрез; на фиг. 3 схема включения. Между обкладками 1 электрического конденсатора на подложке 2, выполненной из диэлектрического материала, размещен датчик 3, выполненный в виде полупроводниковой окисной пленки с припаянными к ней омическими контактами 4. К обкладкам конденсатора припаяны электроды 5 для подключения его к источнику постоянного напряжения. Подложка 2 выполнена таким образом, чтобы между обкладкой конденсатора и датчиком имелся воздушный зазор для доступа к датчику измеряемого газа. Конденсатор подключен к источнику б постоянного напряжения, через ключ 7 датчик через нагрузочное сопротивление 8 .и источник 9 питания подключен к измерительному прибору 10. Устройство работает следующим образом. . При помещении датчика в газовую среду с низкой .концентрацией измеряемого газа молекулы газа адсорбируются поверхностью полупроводниковой пленки, однако их концентрация на поверхности недостаточна для точного определения концентрации газа. При включении конденсатора 1 происходит смещение уровня Ферми полупроводниковой пленки и увеличивается ее адсорбционная способность. Это приводит к тому, что поверхность пленки адсорбирует больше молекул измеряемого газа, что вызывает большие изменения тока, текущего через пленку, и позволяет точно определять концентрацию измеряемого газа. Испытания показывают, что предлагаемый датчик может быть использован для определения различных, в том числе и очень малых, концентраций газов в различных средах.

V.

8

d

Фиг.3