Чувствительный элемент датчика водорода Советский патент 1993 года по МПК G01N27/12 

Описание патента на изобретение SU1807370A1

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.

Похожие патенты SU1807370A1

название год авторы номер документа
Чувствительный элемент датчика водорода 1990
  • Мочалов Алексей Иванович
  • Полякова Виктория Петровна
  • Фадин Валерий Георгиевич
  • Громов Михаил Робертович
  • Татарченко Александр Валентинович
  • Рошан Наталья Робертовна
  • Чаплыгин Юрий Александрович
SU1807369A1
СЕНСОРНАЯ СТРУКТУРА 1993
  • Ефимов В.М.
  • Курышев Г.Л.
  • Воронцов В.В.
RU2086971C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП БИС 1987
  • Ачкасов В.Н.
  • Вахтель В.М.
  • Гитлин В.Р.
  • Ивакин А.Н.
  • Кадменский С.Г.
  • Левин М.Н.
  • Остроухов С.С.
RU1519452C
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ФОТОПРИЕМНОГО КРИСТАЛЛА НА ОСНОВЕ МДП-СТРУКТУР 2007
  • Валишева Наталья Александровна
  • Вицина Наталья Рэмовна
  • Левцова Татьяна Александровна
  • Курышев Георгий Леонидович
  • Ковчавцев Анатолий Петрович
RU2354007C1
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ МДП-ТРАНЗИСТОР ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ 1997
  • Сауров А.Н.
RU2108641C1
Способ изготовления МДП-транзисторов интегральных микросхем 1985
  • Глущенко В.Н.
  • Красножон А.И.
  • Смирнов Л.К.
SU1322929A1
МАТРИЦА КНИ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ 1991
  • Дружинин А.А.
  • Кеньо Г.В.
  • Когут И.Т.
  • Костур В.Г.
  • Яворский П.В.
RU2012948C1
ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ 1984
  • Ильичев Э.А.
  • Маслобоев Ю.П.
  • Полторацкий Э.А.
  • Родионов А.В.
  • Слепнев Ю.В.
SU1153768A1
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ К ИНФРАКРАСНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2009
  • Войцеховский Александр Васильевич
  • Несмелов Сергей Николаевич
  • Дзядух Станислав Михайлович
  • Сидоров Юрий Георгиевич
  • Дворецкий Сергей Алексеевич
  • Михайлов Николай Николаевич
  • Варавин Василий Семенович
  • Якушев Максим Витальевич
  • Васильев Владимир Васильевич
RU2396635C1
ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР ТИПА МЕТАЛЛ - ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК 1994
  • Красников Г.Я.
  • Михайлов В.А.
  • Мордкович В.Н.
  • Мурашев В.Н.
  • Приходько П.С.
RU2130668C1

Иллюстрации к изобретению SU 1 807 370 A1

Реферат патента 1993 года Чувствительный элемент датчика водорода

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.

Формула изобретения SU 1 807 370 A1

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1993 года SU1807370A1

Способ вибросейсмической разведки 1987
  • Абдулвалиев Марат Талгатович
  • Тикшаев Вячеслав Васильевич
  • Шерман Михаил Григорьевич
SU1520456A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
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
  • Антонов В.Е.
SU1987A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Телефонно-трансляционное устройство 1921
  • Никифоров А.К.
SU252A1

SU 1 807 370 A1

Авторы

Мочалов Алексей Иванович

Полякова Виктория Петровна

Фадин Валерий Георгиевич

Громов Михаил Робертович

Татарченко Александр Валентинович

Рошан Наталья Робертовна

Чаплыгин Юрий Александрович

Даты

1993-04-07Публикация

1990-09-18Подача