Газовый датчик Советский патент 1992 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов с помощью электрических средств, в частности, путем определения теплоты, выделяющейся при химической реакции.

Целью изобретения является увеличение точности измерения концентрации газового компонента в воздушной смеси и уменьшение потребляемой мощности,

На фиг. 1 представлен предлагаемый газовый датчик, а на фиг. 2 - электрическая схема его включения.

Датчик выполнен в виде полупроводниковой мезаструктуры, содержащей внутри себя два горизонтальных полупроводниковых перехода. На тыльной поверхности мезаструктуры размещена пленка катализатора 5, а на другой поверхности металлическая разводка б, Диэлектрическая нетеплопроводящая мембрана 4 расположена на полупроводниковой подложке 1, имеющей сквозное отверстие больше размеров мезаструктуры и по размеру мембраны 4. На мезаструктуре на толщину нижнего слоя 1 с двух противоположных сторон сформированы две ступеньки. Слои, образующие горизонтальные полупроводниковые переходы, имеют тип проводимости подложки 1, причем внешние слои 1 и 3 - низ- коомные, а средний 2, толщина которого не более трех диффузионных д тин неосновных носителей заряда, высокоомный, содержит мелкую и глубокую примеси противоположного знака, причем отношение концентраций неосновных и основных носителей заряда в нем более отношения времен жизХ4 О Ю

ГО

I-

о

ни коротко- и долгоживущих носителей заряда.

Датчик работает следующим образом.

Согласно фиг. 2 заявляемый датчик посредством металлических электродов 6 включается в цепь по постоянному току. При этом в цепи возникают синусоидальные автоколебания тока. Нагревательный элемент датчика п+-типа проводимости 6-1-6 включается в автономную электрическую цепь. При подаче на катализатор исследуемой газовой смеси, содержащей анализируемую компоненту, например, водород, происходит каталитическая реакция окисления последнего на поверхности палладия, сопровождающе- еся выделением теплоты реакции. Это тепло регистрируется по изменению температуры n - v- n структуры 1-2-3, что приводит к изменению частоты синусоидальных автоколебаний тока в цепи. Для увеличения чувствительности можно увеличить температуру катализатора за счет про- пускания большего тока через нагревательный элемент 6-1-6. Изменение частоты колебаний тока, характеризующее концентрацию детектируемого газа, регистрируется простым и надежным частотомером. Для контроля температуры заявляемого устройства в нем предусмотрен п+-термо- резистор 6-3-6.

Изобретение может быть использовано в микроэлектронных измерителях компонентов газовых смесей.

Формула изобретения Газовый датчик, выполненный в виде полупроводниковой трехслойной мезаст- руктуры, содержащей внутри себя два полупроводниковых перехода и размещенной на нетеплопроводящей мембране, расположенной на полупроводниковой подложке с отверстием размером, превышающим размер мезаструктуры, на мезаструктуре со стороны отверстия размещена пленка катализатора, а с противоположной стороны - электроды, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения концентрации газа, слои, образующие горизонтальные полупроводниковые переходы, имеют тип проводимости подложки, причем внешние слои - низкоомные, а средний, толщина которого не более трех диффузионных длин неосновных носителей заряда, - высо- коомный и легирован примесями цинка и фосфора.

Использование: исследование или анализ материалов с помощью электрических средств путем определения теплоты, выделяющейся при химической реакции. Сущность изобретения: газовый датчик выполнен в виде полупроводниковой меззструк- туры, содержащей внутри себя дза горизонтальных полупроводниковых перехода, на поверхность которой нанесена пленка катализатора. Мезаструктура размещена на диэлектрической ните, размещенной на полупроводниковой подложке, имеющей сквозное отверстие. Слом, образующие горизонтальные полупроводниковые переходы, имеют проводимости подложки, причем веохний и нижний слои - нмзкоомные, а средний, толщина которого не более 3-х диффузионных длин неосновных носителей зарядов, низкоомный и содержит мелкую и глубокую примеси противоположного знака. 2 ил.

Фиг 2.