Датчик влажности газов Советский патент 1976 года по МПК G01W1/11 

1

Изобретение относится к области гигрометрии, а именно к адсорбционным электрическим датчикам, служащим для измерения влажности различных газов.

Известны адсорбционные датчики влажности газа, состоящие из стеклянной или кварцевой подложки, на которую нанесена влагочувствительная тонкая полупроводниковая пленка из сульфида серебра. Принцип работы датчиков оспован на изменении проводимости пленки при адсорбции паров воды.

Однако, известные датчики недостаточно стабильны. Несоверщенство кристаллической структуры и низкая подвижность носителей тока в сульфиде серебра, а также наличие микропор и микротрещин в пленке приводят к тому, что влагочувствительный слой из сульфида серебра обладает высоким электросопротивлением. В результате создаются условия для проявления ионной проводимости адсорбированной воды.

БлижайШИм техническим решением к изобретению является адсорбционный датчик влажности, состоящий из непроводящей подложки с нанесенными на ней влагочувствнтельным покрытием и металлическими токопроводящими контактами.

Основным недостатком известного устройства является изменение электрофизических характеристик во времени («старение). Одна из причин «старения - наличие в общей проводимости датчика больщой составляющей проводимости по адсорбированному слою воды. Эта составляющая проводимости имеет ионный характер, вследствие чего она чувствительна ко всякого рода загрязнениям и сопровождается явлением электролиза. Это в большой степени и обусловливает нестабильность параметров датчика в процессе хранения п эксплуатации.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности электрофизических параметров датчика влажиости газов.

Указанная цель достигается тем, что влагочувствительное покрытие датчика влажности выполнено из монокристаллического эпитаксиального арсенида галия.

Преимущество пленки арсенида галия состоит, во-первых, в том, что она монокристаллическая и не содержит пор и микротрещин. Во-вторых, сравнительно небольщое сопротивление пленки арсенида галлия (вследствие высокой подвижности носителей тока) практически полностью устраняет влияние проводимости по слою адсорбированной воды. Указанные особенности пленки арсенида галлия и обусловливают высокую стабильность ее параметров во времени.

На чертеже изображен общий вид датчика.

На непроводящей подложке 1, изготовленной из полуизолирующего арсенида галлия,

методом газотранспортной реакции выращивается монокристаллическая проводящая пленка 2 арсенида галлия толщиной 1-2 мк. При концентрации носителей тока в объеме пленки 10 см и их подвижности, равной 5000 cMVB-сек, сопротивление пленки с размерами 5X10 мм составляет примерно 10- 20 кОм. Токосъемные электроды припаиваются к невыпрямляющим контактам 3, изготовленным на пленке арсенида галлия путем вакуумного вплавления индия.

Использование монокристаллической пленки арсенида галлия в качестве датчика влажности газов улучщает метрологические параметры электрических гигрометров, так как

существенно уменьщается яестабильйость их влажностных характеристик.

Формула изобретения

Датчик влажности газов, содержащий непроводящую подложку с нанесенными на ней влагочувствительным покрытием и металлическими токопроводящими контактами, отличающийся тем, что, с целью повыщения стабильности электрофизических параметров датчика, влагочувствительное покрытие выполнено из монокристаллического эпитаксиального арсенида галлия.