Чувствительный элемент датчика водорода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (л)5 G 01 К 27/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866484/25

{22) 18.09,90 (46) 07.04.93, Бюл. N. 13 (71) Московский институт электронной техники (72) А,И,Мочалов, B.Ï,Ïîëÿêoâà, В,Г,Фадин, М.Р,Громов, А.В,Татарченко, Н,Р.Рошан и О.А.Чаплыгин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 949469, кл. G 01 N 27/02, 1982, Патент Великобритании N 1520456, кл.

G 01 N 27/12, 1978. (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА ВОДОРОДА

Чувствительный элемент предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использован в электронной, химической, металлургической и др, промышленностях.

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в чувствительном элементе датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке МДП-структуру и нагреватель, размещенный на подложке, электрод затвора МДП-структуры выполнен из сорбирующего водород сплава состава,. мас. %:

Ru 02 — 7

Pd Остальное

В соответствии с вышеизложенным предлагается выполнение электрода затво° ра из водородопоглощающего материала

„„. Ы,, 1807369 А1 (57) Назначение; датчик с предложенным чувствительным элементом предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использован в электронной, химической, металлургической и др. отраслях промышленности, Сущность изобретения: в чувствительном элемент датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке МДП-структуру и нагреватель, размещенный на подложке, электрод затвора МДП-структуры выполнен из сорбирующего водород сплава состава, мас, рутений 0,2 — 0,7, палладий — остальное. 1 ил., 1 табл. сплава палладия с рутением, с содержанием рутения от 0,2 до 7 % по весу. Вследствие его высокой каталитической активности к водороду и водородосодержащим газам он обладает быстродействием (время насыщения при толщине 0,3 мкм может составлять

0,5-0, 1 с, при температуре 70-100 С) и высокой чувствительностью в диапазоне от

10 до 0,1 % обьема водорода в смеси, Высокое быстродействие (малое время насыщения) в сплаве Pd — йи достигается способностью рутения препятствовать образованию на поверхности пленки сплава оксида Pd и Ag, Были изготовлены структуры на под. ложке из кремния КДБ-10 с электродами из материала толщиной 0,03 — 0,05 MKM по технологии, являющейся традиционной для таких структур.

1807369

В зависимости от концентрации поглощающего водорода электродом затвора, пропорционально изменяется и значение порогового напряжения.

Сдвиг порогового напряжения под действием водородногО импульса достигает величины 250 мВ.

Т:3

Составитель А.Мочалов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор

Заказ 1375 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5 .

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

В качестве подзатворного диэлектрика использовали 5102 толщиной 0,03 мкм и чувсвительный слой из сплава Pd-Ru.

Данный чувствительный слой электрода затвора толщиной 0,03 — 0,05 мкм может . быть нанесен на подзатворный диэлектрик магнетронным распылением в вакууме.

На чертеже показан пример реализации чувствительного элемента на основе

МДП транзистора. Он содержит полупроводниковую подложку 1, в которой сформированы области истока 2 и стока 3, затвор, включающий подзатворный диэлектрик 4 и чувствительный слой (электрод затвора) — 5, и нагреватель 6.

Чувствительный элемент работает следующим. образом; при наличии водорода в газовой среде изменяются электрические параметры транзистора — его пороговое напряжение.

Для восстановления работоспособности электрода затвора необходимо исключить подачу водорода, обеспечивая нагрев элемента до 120 С, Данный чувствительный элемент работоспособен в инертных и воздушных смесях и обладает высокой селективностью к водороду.

Предлагаемое изобретение позволяет проводить измерение концентрации водорода от 10 до 0,1 Д объема в газовой смеси при быстродействии от 0,05 — 0,1 с, что значительно повышает надежность процесса регистрации водорода.

Формула изобретения

Чувствительный элемент датчика водорода, включающий сформированную на полупроводниковой подложке, снаб>кенной нагревателем, структуру металл-диэлектрик — полупроводник, электрод затвора которой выполнен из палладийсодержащего сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия элемента, электроц затвора выполнен из сплава палладия с рутением при следующем соотношении компонентов, мас. /:

Рутений Ru 0,2 — 7,0;

Палладий Pd Остальное.