RU2161794C2 - Semiconductor gas humidity sensor - Google Patents
Semiconductor gas humidity sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161794C2 RU2161794C2 RU99105886A RU99105886A RU2161794C2 RU 2161794 C2 RU2161794 C2 RU 2161794C2 RU 99105886 A RU99105886 A RU 99105886A RU 99105886 A RU99105886 A RU 99105886A RU 2161794 C2 RU2161794 C2 RU 2161794C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- humidity sensor
- sensor
- gas humidity
- base
- semiconductor gas
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- -1 piezoelectric Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения влажности различных газов. The invention relates to the field of gas analysis, in particular to detecting devices used for recording and measuring the humidity of various gases.
Известен адсорбционный датчик влажности газов, содержащий непроводящую подложку с нанесенным на ее поверхность влагочувствительным покрытием - монокристаллической автоэпитаксиальной пленкой арсенида галлия и металлическими токопроводящими контактами [1]. Known adsorption humidity sensor of gases, containing a non-conductive substrate with a moisture-sensitive coating deposited on its surface - a single-crystal auto-epitaxial gallium arsenide film and metal conductive contacts [1].
Однако чувствительность такого датчика невелика. However, the sensitivity of such a sensor is low.
Ближайшим техническим решением к заявляемому является датчик влажности газов, состоящий из монокристаллической пластинки селенида цинка, легированного цинком, с нанесенными на его поверхность металлическими электродами [2]. The closest technical solution to the claimed is a gas humidity sensor, consisting of a single crystal plate of zinc selenide doped with zinc, with metal electrodes deposited on its surface [2].
Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля влажности газов и трудоемкость его изготовления, предусматривающего выращивание монокристаллов селенида цинка, а также необходимость регенерации в связи со склонностью селенида цинка к окислению. A disadvantage of the known device is the lack of sensitivity to control gas humidity and the complexity of its manufacture, which involves the growth of single crystals of zinc selenide, as well as the need for regeneration due to the tendency of zinc selenide to oxidize.
Задачей изобретения является повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления. The objective of the invention is to increase the sensitivity of the sensor and the manufacturability of its manufacture.
Поставленная задача решена за счет того, что в известном датчике влажности газов, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия (ZnSe:GaAs=1: 1). The problem is solved due to the fact that in the known gas humidity sensor containing a semiconductor base with metal electrodes deposited on its surface, the base is made of a polycrystalline film of zinc selenide doped with gallium arsenide (ZnSe: GaAs = 1: 1).
Для удобства пользования основание датчика может быть закреплено на непроводящей подложке (стекло, пьезокварц, керамика и др.). For ease of use, the base of the sensor can be mounted on a non-conductive substrate (glass, piezoelectric, ceramic, etc.).
Повышение чувствительности заявляемого датчика, по сравнению с известным датчиком [2], иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена конструкция датчика, а на фиг. 2, 3 приведены сравнительные кривые изменения адсорбции паров воды и электропроводности датчиков в условиях адсорбции воды. The increase in sensitivity of the inventive sensor, compared with the known sensor [2], is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows the design of the sensor, and FIG. Figures 2 and 3 show comparative curves of changes in the adsorption of water vapor and the electrical conductivity of sensors under conditions of water adsorption.
Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, металлических электродов (2) и непроводящей подложки (3). The sensor consists of a semiconductor base (1) made in the form of a polycrystalline film of zinc selenide doped with gallium arsenide, metal electrodes (2) and a non-conductive substrate (3).
Принцип работы датчика основан на изменении электропроводности полупроводниковой пленки при адсорбции паров воды, которая сопровождается образованием донорно-акцепторных комплексов типа H2O+6...Me-6.The principle of operation of the sensor is based on a change in the electrical conductivity of the semiconductor film during the adsorption of water vapor, which is accompanied by the formation of donor-acceptor complexes of the type H 2 O +6 ... Me -6 .
Работа датчика осуществляется следующим образом. The operation of the sensor is as follows.
Датчик помещают в исследуемую среду. При адсорбции паров воды происходит заражение поверхности пленки. Заряжение поверхности изменяет концентрацию свободных носителей зарядов в пленке, а вследствие этого изменяется ее электропроводность (σs). По величине изменения σs с помощью градуировочных кривых можно определить содержание влаги в исследуемой среде.The sensor is placed in the test medium. When water vapor is adsorbed, the surface of the film becomes infected. Surface charging changes the concentration of free charge carriers in the film, and as a result, its electrical conductivity (σ s ) changes. The magnitude of the change in σ s using the calibration curves can determine the moisture content in the test medium.
Из анализа градуировочных кривых, полученных с помощью устройства-прототипа и заявляемого датчика (см. фиг. 3а, б), следует, что заявляемый объект позволяет определять содержание паров воды (в газовых средах) с более высокой (в 3 раза) чувствительностью. Кроме того, упрощается технология его изготовления: отпадает необходимость в выращивании кристаллов, а также увеличивается срок службы, т.к. полупроводниковое основание из ZnSe (GaAs) менее склонно к окислению с полупроводниковым основанием из ZnSe(Zn). From the analysis of calibration curves obtained using the prototype device and the inventive sensor (see Fig. 3a, b), it follows that the inventive object allows you to determine the content of water vapor (in gaseous media) with a higher (3 times) sensitivity. In addition, the technology of its manufacture is simplified: there is no need to grow crystals, and also increases the service life, because a semiconductor base of ZnSe (GaAs) is less prone to oxidation with a semiconductor base of ZnSe (Zn).
Таким образом, применение поликристаллической пленки селенида цинка, легированной арсенидом галлия, позволило повысить чувствительность датчика, его технологичность и срок службы. Thus, the use of a polycrystalline film of zinc selenide doped with gallium arsenide made it possible to increase the sensitivity of the sensor, its manufacturability, and its service life.
Источники информации
1. Авторское свидетельство N 541137, М.Кл. G 01 N 1/11, БИ N 48-76.Sources of information
1. Copyright certificate N 541137, M.Kl. G 01 N 1/11, BI N 48-76.
2. Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке N 97104680/20 от 1.04.97 г. 1-97 - патент РФ 2125260 C1, 20.01.1999. 2. A positive decision on the grant of a patent for an invention according to the application N 97104680/20 from 1.04.97, 1-97 - RF patent 2125260 C1, 01/20/1999.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105886A RU2161794C2 (en) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Semiconductor gas humidity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99105886A RU2161794C2 (en) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Semiconductor gas humidity sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2161794C2 true RU2161794C2 (en) | 2001-01-10 |
| RU99105886A RU99105886A (en) | 2001-01-27 |
Family
ID=20217517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99105886A RU2161794C2 (en) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Semiconductor gas humidity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2161794C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530455C1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Nanosemiconductor gas sensor |
| RU2561019C1 (en) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Semiconductor nitrogen dioxide analyser |
| RU2631009C2 (en) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Semiconductive analyzer of ammonia |
| RU229847U1 (en) * | 2024-02-27 | 2024-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Университет "Дубна" | Combined humidity and light sensor based on nanoporous perovskite crystals |
-
1999
- 1999-03-24 RU RU99105886A patent/RU2161794C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530455C1 (en) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Nanosemiconductor gas sensor |
| RU2561019C1 (en) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Semiconductor nitrogen dioxide analyser |
| RU2631009C2 (en) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Semiconductive analyzer of ammonia |
| RU229847U1 (en) * | 2024-02-27 | 2024-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Университет "Дубна" | Combined humidity and light sensor based on nanoporous perovskite crystals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4350660A (en) | Ammonia gas sensors | |
| KR100337102B1 (en) | Sensor for detecting nitrogen oxide | |
| KR20070121761A (en) | Gated gas sensor | |
| JPH0915198A (en) | Thin film transistor bio / chemical sensor | |
| JPH05203605A (en) | Chemical sensor for carbon monoxide detection | |
| JPS6283641A (en) | Sensor element | |
| RU2350936C1 (en) | Semiconducting gas analyser | |
| RU2530455C1 (en) | Nanosemiconductor gas sensor | |
| RU2161794C2 (en) | Semiconductor gas humidity sensor | |
| RU2400737C2 (en) | Ammonia trace contaminant detector | |
| JPS60228949A (en) | Method and device for detecting reducing gas in mixed gas tobe detected | |
| US3793605A (en) | Ion sensitive solid state device and method | |
| RU2423688C1 (en) | Nano-semiconductor gas analyser | |
| RU2395799C1 (en) | Gas analyser of carbon oxide | |
| RU2281485C1 (en) | Semiconductor gas sensor | |
| GB2142147A (en) | Gas sensor | |
| RU2125260C1 (en) | Sensor of gas humidity | |
| RU2652646C1 (en) | Ammonia trace contaminant sensor | |
| Li et al. | Amorphous boron carbon nitride as ap H sensor | |
| RU2235316C1 (en) | Semiconducting gas sensor | |
| RU2212656C1 (en) | Gas humidity sensor | |
| JP4328664B2 (en) | Chemical biosensor and manufacturing method thereof | |
| RU2772443C1 (en) | Trace ammonia sensor | |
| RU2760311C1 (en) | Carbon monoxide sensor | |
| RU2743155C1 (en) | Ammonia trace sensor |