气体传感器制造技术

在具有串联连接有探测元件和参照元件的结构的气体传感器中，容易且更准确地降低探测元件和参照元件的温度负荷的差。本发明专利技术的气体传感器(10)具备：作为探测元件的第一热敏电阻(Rd1)；作为参照元件的第二热敏电阻(Rd2)；加热第一热敏电阻(Rd1)的第一加热器(MH1)；加热第二热敏电阻(Rd2)的第二加热器(MH2)；在第一期间，以第二热敏电阻(Rd2)的温度比第一热敏电阻(Rd1)的温度高的方式加热第一及第二加热器(MH1、MH2)，在第二期间，以第一热敏电阻(Rd1)的温度比第二热敏电阻(Rd2)的温度高的方式加热第一及第二加热器(MH2)的控制电路(20)。根据本发明专利技术，通过反复进行第一期间和第二期间，第一及第二热敏电阻(Rd1、Rd2)的热履历的差降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体传感器
本专利技术涉及一种检测包含于氛围中的气体的气体传感器，特别是涉及一种具有串联连接有探测元件和参照元件的结构的气体传感器。
技术介绍
气体传感器检测包含于氛围中的测量对象气体的浓度，为了进行更高精度的检测，有时采用串联连接探测元件和参照元件，并从其连接点得到输出信号的结构。例如，专利文献1中公开的气体传感器具有串联连接探测元件和参照元件，并在探测时间内将探测元件和参照元件分别加热至规定的温度的结构。另外，专利文献1中公开的气体传感器通过在非探测时间内将参照元件加热至高温，从而缩小探测元件和参照元件的热履历的差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017-156293号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在专利文献1所记载的气体传感器中，由于在非探测时间内仅选择性地加热参照元件，因此，在探测元件和参照元件的加热次数中产生差异。因此，难以设定非探测时间内的参照元件的加热温度或加热时间，不容易充分降低探测元件和参照元件的热履历的差。因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够容易且更准确地降低探测元件和参照元件的温度负荷的差的气体传感器。用于解决问题的技术方案本专利技术提供一种气体传感器，其特征在于，具备：探测元件，其电阻值根据检测对象气体的浓度而变化；参照元件，其串联连接于探测元件；第一加热器，其加热探测元件；第二加热器，其加热参照元件；以及控制电路，其在第一期间，以使参照元件的温度比探测元件的温度高的方式加热第一及第二加热器，在第二期间，以使探测元件的温度比参照元件的温度高的方式加热第一及第二加热器。根据本专利技术，由于在第一期间，参照元件的温度负荷比探测元件的温度负荷大，在第二期间，探测元件的温度负荷比参照元件的温度负荷大，因此，通过反复进行第一期间和第二期间，能够容易地降低探测元件和参照元件的热履历的差。在本专利技术中，可以是：控制电路在第一及第二期间的一方，基于出现于探测元件和参照元件的连接点的电位算出检测对象气体的浓度。据此，能够在第一及第二期间的一方算出检测对象气体的浓度。在本专利技术中，可以是：控制电路在第一期间，以探测元件及参照元件分别成为第一及第二温度的方式加热第一及第二加热器，在第二期间，以参照元件及探测元件分别成为第一及第二温度的方式加热第二及第一加热器。据此，能够使探测元件和参照元件的热履历大致一致。在本专利技术中，可以是：第一期间和第二期间的长度相同。据此，能够使探测元件和参照元件的热履历更准确地一致。在本专利技术中，可以是：检测对象气体为CO2气体，第一期间的探测元件的加热温度为100～200℃，第一期间的参照元件的加热温度为250～350℃。据此，能够灵敏度良好地检测CO2气体的浓度。在本专利技术中，可以是：探测元件及参照元件具有MEMS结构，第一期间为50～400ms。据此，能够将耗电量抑制至最小限。在本专利技术中，可以是：第一期间的探测元件的电阻值和参照元件的电阻值的比为0.5～2.0的范围。据此，能够灵敏度良好地检测检测对象气体的浓度。在本专利技术中，可以是：探测元件和参照元件形成于互不相同的芯片。据此，由于设置于一个芯片的加热器的热难以向另一个芯片传递，因此，由于不受到来自探测元件和参照元件的彼此的加热器的热干扰，因此可以抑制灵敏度的降低。另外，能够进一步降低热履历的差。专利技术效果这样，根据本专利技术，能够容易地降低探测元件和参照元件的热履历。由此，能够抑制气体传感器的经时变化。附图说明图1是表示本专利技术的优选实施方式的气体传感器10的结构的电路图。图2是用于说明传感器部S的结构的俯视图。图3是沿着图2所示的A-A线的截面图。图4是表示热敏电阻Rd1、Rd2的加热温度和CO2灵敏度的关系的图表。图5是表示控制电压Vmh1、Vmh2的波形的时间图。图6是用于说明气体传感器10的效果的图表。图7是表示第一变形例的控制电压Vmh1、Vmh2的波形的时间图。图8是表示第二变形例的控制电压Vmh1、Vmh2的波形的时间图。图9是表示第三变形例的控制电压Vmh1、Vmh2的波形的时间图。符号说明20控制电路21～23差分放大器24AD转换器25DA转换器26信号处理部31、41基板31a、41a腔32、33、42、43绝缘膜34、44加热器保护膜35、45热敏电阻电极36、36热敏电阻保护膜37a～37d、47a～47d电极焊盘51陶瓷封装52盖53通气口54封装电极55接合线56外部端子MH1第一加热器电阻MH2第二加热器电阻R1～R3电阻Rd1第一热敏电阻(探测元件)Rd2第二热敏电阻(参照元件)S传感器部S1第一传感器部S2第二传感器部T1第一期间T2第二期间具体实施方式以下，参照附图详细地说明本专利技术的优选实施方式。图1是表示本专利技术的优选实施方式的气体传感器10的结构的电路图。如图1所示，本实施方式的气体传感器10具备传感器部S和控制电路20。虽然没有特别限定，但本实施方式的气体传感器10检测氛围中的CO2气体的浓度。传感器部S是用于检测作为检测对象气体的CO2气体的浓度的热传导式的气体传感器，具有第一传感器部S1和第二传感器部S2。第一传感器部S1包含作为探测元件的第一热敏电阻Rd1及加热该第一热敏电阻Rd1的第一加热器电阻MH1。同样地，第二传感器部S2包含作为参照元件的第二热敏电阻Rd2及加热该第二热敏电阻Rd2的第二加热器电阻MH2。如图1所示，第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2在供给有电源电位Vcc的配线和供给有接地电位GND的配线之间串联连接。第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2例如由复合金属氧化物、非晶硅、多晶硅、锗等的具有负的电阻温度系数的材料构成。第一热敏电阻Rd1由第一加热器电阻MH1加热。由第一加热器电阻MH1进行的第一热敏电阻Rd1的加热温度在探测时间内例如为150℃。当在将第一热敏电阻Rd1加热至150℃的状态下测量氛围中存在CO2气体时，第一热敏电阻Rd1的散热特性根据其浓度而变化。上述变化表现为第一热敏电阻Rd1的电阻值的变化。第二热敏电阻Rd2由第二加热器电阻MH2加热。由第二加热器电阻MH2进行的第二热敏电阻Rd2的加热温度在探测时间内例如为300℃。即使在将第二热敏电阻Rd2加热至300℃的状态下测量氛围中存在CO2气体，第二热敏电阻Rd2的电阻值也几乎不变化。在此，室温(25℃)下的第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2的电阻值具有约10倍的比。例如，室温下的第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2的电阻值分别为280kΩ、2800kΩ。而且，当加热第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体传感器，其特征在于，/n具备：/n探测元件，其电阻值根据检测对象气体的浓度而变化；/n参照元件，其串联连接于所述探测元件；/n第一加热器，其加热所述探测元件；/n第二加热器，其加热所述参照元件；以及/n控制电路，其在第一期间，以使所述参照元件的温度比所述探测元件的温度高的方式加热所述第一及第二加热器，在第二期间，以使所述探测元件的温度比所述参照元件的温度高的方式加热所述第一及第二加热器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180810 JP 2018-1513641.一种气体传感器，其特征在于，
具备：
探测元件，其电阻值根据检测对象气体的浓度而变化；
参照元件，其串联连接于所述探测元件；
第一加热器，其加热所述探测元件；
第二加热器，其加热所述参照元件；以及
控制电路，其在第一期间，以使所述参照元件的温度比所述探测元件的温度高的方式加热所述第一及第二加热器，在第二期间，以使所述探测元件的温度比所述参照元件的温度高的方式加热所述第一及第二加热器。


2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，
所述控制电路在所述第一及第二期间的一方，基于出现于所述探测元件和所述参照元件的连接点的电位算出所述检测对象气体的浓度。


3.根据权利要求1或2所述的气体传感器，其特征在于，
所述控制电路在所述第一期间，以所述探测元件及所述参照元件分别成为第一及第二温度的方式加热所述第一及第二加热器，在所述第二期间，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：松尾裕，海田佳生，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP