RU2178558C1

RU2178558C1 - Gas transducer

Info

Publication number: RU2178558C1
Application number: RU2000110044A
Authority: RU
Inventors: И.А. Кировская; О.П. Азарова
Original assignee: Омский государственный технический университет
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2002-01-20

Abstract

FIELD: gas analysis, particularly, registration and measurement of carbon monoxide content. SUBSTANCE: essence of the invention consists in that in known semiconductor gas transducer having semiconductor base with metal electrodes applied to base which is made of polycrystalline film of cadmium selenide. EFFECT: higher sensitivity of transducer and technological effectiveness of its manufacture, reduced transducer working temperature. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания оксида углерода в различных газах. The invention relates to the field of gas analysis, in particular to detecting devices used for recording and measuring the content of carbon monoxide in various gases.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя [1] . Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. A known sensor (detector) for thermal conductivity, the action of which is based on the difference between the thermal conductivity of the vapor of the substance and the carrier gas [1]. However, such a sensor (detector) is sensitive only to substances with thermal conductivity close to the thermal conductivity of the carrier gas.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (Jn₂O₃), легированного оксидами щелочных металлов [2] . Он позволяет детектировать 6,7 - 0,05 Па CO во влажном воздухе при 300^oC.The closest technical solution to the invention is a semiconductor gas sensor based on indium oxide (Jn ₂ O ₃ ) doped with alkali metal oxides [2]. It allows you to detect 6.7 - 0.05 PA CO in moist air at 300 ^o C.

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300^oC и трудоемкость его изготовления, предусматривающего легирование оксида индия оксидами щелочных металлов.A disadvantage of the known device is the lack of sensitivity to control the content of carbon monoxide, a high working temperature of 300 ^o C and the complexity of its manufacture, involving doping of indium oxide with alkali metal oxides.

Задачей изобретения является создание датчика, позволяющего при повышенной чувствительности и технологичности его изготовления определять содержание микропримесей оксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре. The objective of the invention is to provide a sensor that allows for increased sensitivity and manufacturability of its manufacture to determine the content of trace carbon monoxide in gas mixtures at room temperature.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки селенида кадмия. Оно для удобства пользования может быть закреплено на непроводящей подложке (стекло, пьезокварц, керамика и др. ). The problem is solved due to the fact that in the well-known semiconductor gas sensor containing a semiconductor base with metal electrodes deposited on its surface, the base is made of a polycrystalline cadmium selenide film. For convenience, it can be fixed on a non-conductive substrate (glass, piezoelectric, ceramic, etc.).

Повышение чувствительности и снижение рабочей температуры заявляемого датчика по сравнению с известным датчиком [2] иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена конструкция датчика, а на фиг. 2,3 приведены кривые температурной зависимости адсорбции CO и изменения электропроводности датчика в условиях адсорбции оксида углерода. An increase in sensitivity and a decrease in the operating temperature of the inventive sensor in comparison with the known sensor [2] is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the design of the sensor, and FIG. Figure 2.3 shows the temperature dependence of the adsorption of CO and changes in the conductivity of the sensor under conditions of adsorption of carbon monoxide.

Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки селенида кадмия, металлических электродов (2) и непроводящей подложки (3). The sensor consists of a semiconductor base (1), made in the form of a polycrystalline film of cadmium selenide, metal electrodes (2) and a non-conductive substrate (3).

Принцип работы датчика основан на изменении электропроводности полупроводниковой пленки при адсорбции CO. The principle of operation of the sensor is based on a change in the electrical conductivity of the semiconductor film during the adsorption of CO.

Работа датчика основана на определении изменения электропроводности полупроводниковой пленки (σ_s) при адсорбции CO. По величине изменения σ_s с помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.The operation of the sensor is based on determining the change in the electrical conductivity of the semiconductor film (σ _s ) upon CO adsorption. The magnitude of the changes in σ _s using the calibration curves can determine the content of carbon monoxide in the test medium.

Как следует из анализа кривых, представленных на фиг. 2, 3, заявляемый объект позволяет определять содержание оксида углерода (в газовых средах) с более высокой (в 3 раза) чувствительностью. Так, предельная чувствительность устройства-прототипа при 300^oC составляет 0.05 Па, а чувствительность заявляемого датчика уже при комнатной температуре составляет 0,01 Па, т. е. отпадает необходимость нагревать датчик и работать при высоких температурах.As follows from the analysis of the curves shown in FIG. 2, 3, the claimed object allows to determine the content of carbon monoxide (in gaseous media) with a higher (3 times) sensitivity. So, the maximum sensitivity of the prototype device at 300 ^o C is 0.05 Pa, and the sensitivity of the inventive sensor even at room temperature is 0.01 Pa, i.e. there is no need to heat the sensor and work at high temperatures.

Кроме того, исключаются операции по легированию полупроводникового основания и тем самым упрощается технология его изготовления. In addition, the doping operations of the semiconductor base are excluded, and thereby the technology of its manufacture is simplified.

Таким образом, применение поликристаллической пленки селенида кадмия позволило повысить чувствительность датчика, его технологичность, понизить рабочую температуру. Thus, the use of a polycrystalline film of cadmium selenide made it possible to increase the sensitivity of the sensor, its manufacturability, and lower the operating temperature.

Источники информации
1. Вяхирев Д. А. , Шушукова А. Ф. Руководство по газовой хроматографии. М. : Высшая школа, 1987.Sources of information
1. Vyakhirev D. A., Shushukova A. F. A guide to gas chromatography. M.: High School, 1987.

2. Yam aura Hiroyuki, Tamaki, Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboni//J. E. Electrochem Soc. - 1996. - 143, N 2 - p. 36-37. 2. Yam aura Hiroyuki, Tamaki, Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboni // J. E. Electrochem Soc. - 1996. - 143, N 2 - p. 36-37.

Claims

A gas sensor containing a dielectric substrate on which a semiconductor base is fixed with metal electrodes deposited on its surface, designed to detect and quantify CO by changing the electrical conductivity of the film during gas adsorption, characterized in that the base is made in the form of a polycrystalline cadmium selenide film.