Чувствительный элемент предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использован в электронной, химической, металлургической и др. промышленностях.
Цель изобретения - повышение чусст- вительности и быстродействия элемента.
Поставленная цель достигается тем, что в чувствительном элеме-нте датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке, снабженной нагревателем, структуру металл-диэлектрик - полупроводник, электрод затвора МДП- структуры выполнен из сорбирующего водород сплава палладия, серебра и рутения при следующем соотношении компонентов, мае. %:
Ru Ад Pd
0,2-7 15-28 Остальное
В соответствии с вышеизложенным предлагается выполнение электрода-затвора из водородопоглощающего сплава палладия с рутением и серебром с содержанием рутения от 0,2 до 7 % по весу и серебра от 15 до 28 % по весу вследствие его высокой каталитической активности к водороду и водородосодержащим газам. При этом достигается высокое быстродействие. Время насыщения при толщине 0,03 мкм может составлять 0,05-0,1 с, при температурах 70-100° С и высокой чувствительностью в диапазоне от«10 до 0,1 % обьема водорода в смеси.
00
о
х| со
х|
о
Добавка в сплав Pd-Ru серебра позволяет улучшить адгезию слоя электрода затвора к диэлектрику на 15-20 %, существенно повысить надежность чувствительного элемента.
Были изготовлены структуры на подложке из кремния КДБ-10 с электродами из материалов толщиной 0,03-0,05 мкм по технологии, являющейся традиционной для таких структур.
В качестве подзатворного диэлектрика использовали SI02 толщиной 0,03 мкм,
Чувствительный слой-электрод затвора толщиной 0,03-0,05 мкм может быть нанесен на подзатворный диэлектрик SiOa маг- нетронным распылением в вакууме,
На чертеже показан пример реализации чувствительного элемента на основе МДП-транзистора.. Он содержит полупроводниковую подложку 1, в которой сформированы области истока 2 и стока 3, затвор, включающий подзатворный диэлектрик 4 и электрод затвора 5, и нагреватель 6.
Чувствительный элемент работает следующим образом: при наличии водорода в газовой среде изменяются электрические параметры транзистора - его пороговое напряжение.
В зависимости от концентрации поглощенного водорода электродом затвора, пропорционально изменяется и значение порогового напряжения.
Сдвиг порогового напряжения под действием водородного импульса достигает величины 250 мВ.
0
5
0
5
Для восстановления работоспособности электрода затвора: необходимо исключить подачу водорода, обеспечивая нагрев элемента до 120° С.
Данный чувствительный элемент работоспособен в инертных и воздушных смесях и обладает высокой селективностью к водороду.
Предлагаемое изобретение позволяет проводить измерение концентрации водорода от 10 до 0,1 % объема в газовой смеси при быстродействии от 0,05-0,1 с, при высокой надежности процесса регистрации водорода.
Формула изобретения
Чувствительный элемент датчика водорода, включающий сформированную на полупроводниковой подложке, снабженной нагревателем, структуру металл-диэлектрик-полупроводник, электрод затвора которой выполнен из сплава палладия с серебром, о тли чающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия элемента, электрод затвора выполнен из сплава, состоящего из палладия, серебра и рутения при следующем соотношении компонентов; мае. %:
0
Рутений Ru Серебро Ад Палладий Pd
0,2-7,0; 15-28; Остальное.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Чувствительный элемент датчика водорода | 1990 |
|
SU1807369A1 |
СЕНСОРНАЯ СТРУКТУРА | 1993 |
|
RU2086971C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП БИС | 1987 |
|
RU1519452C |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ФОТОПРИЕМНОГО КРИСТАЛЛА НА ОСНОВЕ МДП-СТРУКТУР | 2007 |
|
RU2354007C1 |
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ МДП-ТРАНЗИСТОР ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ | 1997 |
|
RU2108641C1 |
Способ изготовления МДП-транзисторов интегральных микросхем | 1985 |
|
SU1322929A1 |
МАТРИЦА КНИ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ | 1991 |
|
RU2012948C1 |
ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ | 1984 |
|
SU1153768A1 |
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ К ИНФРАКРАСНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2009 |
|
RU2396635C1 |
ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР ТИПА МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК | 1994 |
|
RU2130668C1 |
Назначение: датчик с предложенным чувствительным элементов предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использован в электронной, химической и др. промыш- ленностях. Сущность изобретения: в чувствительном элементе датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке МДП-структуру и нагреватель, размещенный на подложке, электрод затвора МДП-структуры выполнен из сортирующего водород сплава состава, мае. %.:.рутений 0,2-7, серебро 15-28, палладий остальное. 1 ил. 1 табл.
Способ вибросейсмической разведки | 1987 |
|
SU1520456A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Janega P., Joung L | |||
Palladium - silver- alloy gates in metal - oxide - semiconductor structures for use as hydrogen sensors | |||
J | |||
Electrochem | |||
Soc | |||
Кузнечная нефтяная печь с форсункой | 1917 |
|
SU1987A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Телефонно-трансляционное устройство | 1921 |
|
SU252A1 |
Авторы
Даты
1993-04-07—Публикация
1990-09-18—Подача