气体传感器以及气体传感系统技术方案

气体传感器(100)，具备：单元阵列(101)，具有被设置为矩阵状的多个单元(10)；读出电路(102)，读出来自多个单元(10)的信号；以及信号处理部(103)，对被读出的所述信号进行处理，多个单元(10)的每一个单元具有：气体分子检测部(101a)，在邻接的单元(10)之间，该气体分子检测部(101a)电分离；以及放大器电路(101b)，与所述气体分子检测部(101a)电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器以及气体传感系统
本申请涉及气体传感器及采用了该气体传感器的气体传感系统。
技术介绍
气体传感器，不仅导入到半导体工厂、化学机械设备等工业领域，还导入到家庭中，作为防止气体事故的装置而广泛使用。防止气体事故的装置中，根据使用用途检测的气体的种类被限制于H2，氟利昂，一氧化碳(CO)，一氧化氮(NO)等，进而需要检测的浓度的数位是ppm(partspermillion：百万分之一)～％，所以各种方式的气体传感器已经商品化(例如，利用了氧化锡(SnO2)的半导体式、利用了触媒的催化燃烧式、电化学式等)。近几年，不仅在防止气体事故的用途上，还在面向环境保护的环境监测用途、以及与呼吸系统疾病相关的挥发性有机化合物(VOC：VolatileOrganicCompounds)的检测的用途上，推进了开发。在该用途中，需要检测的气体种类众多，进而需要检测的浓度的数位是ppt(partspertrillion：一兆分之一)～ppb(partsperbillion：十亿分之一)等很小，所以需要高灵敏度的检测。在专利文献1公开了传感器元件，通过算出金属氧化物的电阻值的变动，来检测目标化学物质的有无以及含有量。此外，在专利文献2公开了离子传感器，在绝缘膜栅极场效应晶体管的栅极绝缘膜上设置金属栅极，在其延长线上形成离子传感膜。此外，在专利文献3公开了利用场效应晶体管的化学传感器，在该场效应晶体管中，在栅极电极上构成了碳元素线状构造体。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1：日本特开2012-112651号公报专利文献2：日本特开昭59-142452号公报专利文献3：日本特开2004-085392号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献1公开的传感器元件中，为了充分获得针对目标化学物质的检测灵敏度，所以设置了温度控制单元。这是为了制作电阻值变化大的环境即反应多的环境，需要控制传感器元件使温度适合目标化学物质的反应。此外，在专利文献1的传感器元件中，为了进行复位动作，需要保持可逆反应的平衡状态，所以复位动作也由温度控制单元来进行。从而，需要温度控制单元的专利文献1的气体传感器，尺寸变大，制作能够搬运的小型产品存在困难。进而因为进行温度控制，所以花费电力成本。此外，在专利文献2公开的传感器元件中，在离子传感膜的表面，形成与离子浓度相称的电双层(电位差)，读取与该电位差的变化对应的源极漏极间的电流变化。为了针对电流的热噪声成分，提高信号成分，需要使电位差变大，需要使离子传感膜，即传感器的面积变大。从而，即使在利用专利文献2的传感器的构造的情况下，也与专利文献1的传感器的构造一样，尺寸变大，制作能够搬运的小型产品存在困难。此外，在专利文献3公开的传感器元件，不需要增大栅极电极的平面的表面积，就能够高效地提高检测灵敏度，将长宽比非常大的纳米材料即碳纳米管(Carbonnanotube)为代表的碳元素线状构造体，用于栅极电极上。采用了专利文献3的传感器的构造的情况下，栅极电极的平面的表面积不会变大，但是为了获得充分的灵敏度，需要一定的面积，所以小型化存在困难。本申请鉴于所述现有的技术而提出，其目的在于提供一种低成本、且小型的气体传感器。解决问题所采用的手段为了解决所述现有技术课题，本申请的一个技术方案涉及的气体传感器具备：单元阵列，具有被设置为矩阵状的多个单元；读出电路，读出来自所述多个单元的信号；以及信号处理部，对被读出的所述信号进行处理，所述多个单元的每一个单元具有：气体分子检测部，在邻接的单元之间，所述气体分子检测部电分离；以及放大器电路，与所述气体分子检测部电连接。专利技术效果通过本申请，能够提供一种低成本、且小型的气体传感器。附图说明图1是表示第一实施方式涉及的气体传感器的构成的一例的方框图。图2是表示第一实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图3是表示第一实施方式的变形例涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图4是表示第一实施方式涉及的气体传感器的3个单元的区域的构造的一例的截面图。图5A是表示第二实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图5B是表示第二实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图6A是表示第三实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图6B是第三实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图6C是表示第三实施方式涉及的气体传感器的3个单元的区域的构造的一例的截面图。图7是表示第四实施方式涉及的气体传感器的单元构成的一例的电路图。图8A是表示第四实施方式涉及的气体传感器的3个单元的区域的构造的一例的截面图。图8B是表示第四实施方式的变形例涉及的气体传感器的3个单元的区域的构造的一例的截面图。图8C是表示第四实施方式的变形例涉及的气体传感器的气体分子检测部的一例的平面图。图9A是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9B是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9C是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9D是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9E是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9F是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9G是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图9H是表示第四实施方式涉及的气体传感器的中空区域的形成方法的一例的截面图。图10A是表示单元阵列中的多个单元的设置的一例的平面图。图10B是表示多个单元的复位晶体管的电源电位的极性的定时图。图11是表示第五实施方式涉及的气体传感系统的构成的一例的方框图。具体实施方式以下，参考附图说明本申请涉及的气体传感器以及使用其的气体传感系统的实施方式。另外，在本申请中，利用以下的实施方式以及附图来进行说明，但是这只是例示，本申请并非限于此。以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形式、步骤、步骤的顺序等，都是一个例子，主旨不是限制本申请。本申请是由技术方案来限定的。在以下实施方式的构成要素中，表示本申请的最上位概念的独立技术方案没有记载的构成要素，不是达成本申请的课题的必需要素，可以说明为是构成优选的方案的要素。(第一实施方式)说明第一实施方式涉及的气体传感器。图1是表示气体传感器的功能构成的一例的方框图。气体传感器100具备单元阵列101、读出从各单元10输出的信号的读出电路102、对读出的信号进行处理的信号处理部103，在该单元阵列101中单元10以矩阵状设置多个(例如，10行10列到1000行1000列程度的规模)，该单元10由气体分子检测部101a和放大器电路101b构成。单元10的数量没有特别限制，可以按照需要适宜地调整。在单元10中，在气体分子检测部101a吸附了气体分子时，因为收发电荷而引起的输出的变化，在放大器电路101b中放大。被放大的信号，由设置在行和列的读出电路102读出，并且被读出的信号，由信号处理部103，作为所希望的数据而输出。例如，在信号处理部103是图像处理部的情况下，能够将读出的信号进行图像化。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，具备：单元阵列，具有被设置为矩阵状的多个单元；读出电路，读出来自所述多个单元的信号；以及信号处理部，对被读出的所述信号进行处理，所述多个单元的每一个单元具有：气体分子检测部，在邻接的单元之间，所述气体分子检测部电分离；以及放大器电路，与所述气体分子检测部电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 JP 2015-2457161.一种气体传感器，具备：单元阵列，具有被设置为矩阵状的多个单元；读出电路，读出来自所述多个单元的信号；以及信号处理部，对被读出的所述信号进行处理，所述多个单元的每一个单元具有：气体分子检测部，在邻接的单元之间，所述气体分子检测部电分离；以及放大器电路，与所述气体分子检测部电连接。2.如权利要求1所述的气体传感器，所述多个单元的每一个单元，具备：电荷蓄积区域，与所述气体分子检测部电连接；以及复位晶体管，对所述电荷蓄积区域进行复位，所述放大器电路是放大晶体管，对所述电荷蓄积区域中蓄积的电荷进行放大。3.如权利要求2所述的气体传感器，所述气体分子检测部，被设置在所述电荷蓄积区域的上方，并且由导电性的接触插塞与所述电荷蓄积区域连接。4.如权利要求2所述的气体传感器，所述气体传感器还具备开关，使所述气体分子检测部与所述电荷蓄积区域电连接、或者电分离。5.如权利要求4所述的气体传感器，所述开关是传输晶体管，所述气体分子检测部，被设置在所述电荷蓄积区域的上方，并且由导电性的接触插塞与所述传输晶体管的扩散区域连接。6.如权利要求2至5的任一项所述的气体传感器，所述气体传感器还具备第一控制电路，按照所述单元阵列的每个列，控制所述复位晶体管的电源电位。7.如权利要求6所述的气体传感器，所述第一控制电路，针对所述传感阵列中邻接的每个列的所述气体分子检测部，赋予不同的极性的电位。8.如权利要求2至5的任一项所述的气体传感器，所述气体传感器还具备第一控制电路，按照所述单元阵列的每个单元，控制所述复位晶体管的电源电位。9.如权利要求8所述的气体传感器，所述第一控制电路，针对所述传感阵列中邻接的每个单元的所述气体分子检测部，赋予不同的极性的电位。10.如权利要求6或者8所述的气体传感器，所述传感阵列具有至少包含一个单元的第一区域、以及包含其他单元的第二区域，所述第一控制电路，针对所述第一区域中的单元的所述气体分子检测部与所述第二区域中的单元的所述气体分子检测部，赋予不同的极性的电位。11.如权利要求2至10的任一项所述的气体传感器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冲野彻，广濑裕，加藤刚久，冲明男，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP