集積化厚膜ガスセンサの研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550241
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 新田 正義 日本大学, 生産工学部, 教授 (80059782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 治 日本大学, 生産工学部, 助手 (50130414) ; 兼房 慎二 日本大学, 生産工学部, 講師 (20060246) ; 武田 義章 日本大学, 生産工学部, 教授 (40059217)
• Keywords: ガスセンサ / 厚膜 / SnO_2 / 厚膜抵抗体

Research Abstract

SnO_2系センサの機械的強度を高めるため、シリカを混合するとセンサのガス応答性が劣化する。SnO_2も40〜50wt%のGeO_2を混合し、この混合粉末を母体としてセンサを作製するとシリカ混合によるガス感度の低下を軽減できることが分かった。
SnO_2-GeO_2系センサはセンサ温度を260℃以上にすると、COガスに対して感度はなく、H_2ガスに対し高い感度を示した。
そこで、SnO_2に混合したGeO_2やシリカのガス特性に及ぼす影響を明らかにするためセンサの抵抗温度特性を調べた。
50〜350℃の温度域で昇温時と降温時のセンサ抵抗値が異なるヒステリシス現象が観測された。このヒステリシス面積はシリカ混合により増大し、シリカとGeO_2が共存するとGeO_2濃度の依存性が大きくなった。また、シリカを含むSnO_2-GeO_2系センサでは、還元ガス雰囲気中のヒステリシス面積の大小とガス感度の高低のGeO_2濃度依存性が一致した。しかし、シリカを含まないセンサではこのような一致は観測されなかった。
センサ加熱用の厚膜抵抗体で用いるRuO_2粒子およびガラス粒子の粒径を制御することにより、所望の抵抗値を保ちながら抵抗体中のガラス成分を多くすることが可能となった。
そこで、ガラス成分として、PbO・B_2O_3・SiO_2系にフィラとしてAl_2O_3あるいは結晶化ガラスを添加したものを用いると、高温域で安定で経時安定性の優れた抵抗体が得られることが分かった。
さらに、CuO、Sb_2O_5などの金属酸化物の添加物を加えることにより、抵抗値を制御できる可能性をみいだした。

Research Products

• [Publications] 阿部治、武田義章、原留美吉: 電気学会論文誌A. 108. 329-334 (1988)
• [Publications] Osamu Abe.・Yoshiaki Taketa.・Miyoshi Haradome.: Review of Scientific Instruments. 59. 1394-1398 (1988)
• [Publications] Sinii Kanefusa.・Masayoshi Nitta.: Journal of Solid State Electronics.