полупроводниковый датчик влажности газов
Классы МПК: | G01N27/12 твердого тела в зависимости от абсорбции текучей среды, твердого тела; в зависимости от реакции с текучей средой G01N25/56 путем определения влагосодержания |
Автор(ы): | Кировская И.А. |
Патентообладатель(и): | Омский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-03-24 публикация патента:
10.01.2001 |
Изобретение относится к области газового анализа. Сущность изобретения состоит в том, 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. Технический результат: повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Датчик влажности газов, содержащий полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, отличающийся тем, что основание выполнено в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения влажности различных газов. 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]. Однако чувствительность такого датчика невелика. 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]. 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. Задачей изобретения является повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 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). Для удобства пользования основание датчика может быть закреплено на непроводящей подложке (стекло, пьезокварц, керамика и др.). 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. Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, металлических электродов (2) и непроводящей подложки (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. Работа датчика осуществляется следующим образом. 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 (s). По величине изменения s с помощью градуировочных кривых можно определить содержание влаги в исследуемой среде. 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). Таким образом, применение поликристаллической пленки селенида цинка, легированной арсенидом галлия, позволило повысить чувствительность датчика, его технологичность и срок службы. Источники информации1. Авторское свидетельство N 541137, М.Кл. G 01 N 1/11, БИ 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.
Класс G01N27/12 твердого тела в зависимости от абсорбции текучей среды, твердого тела; в зависимости от реакции с текучей средой
Класс G01N25/56 путем определения влагосодержания