Чувствительный элемент датчика водорода

 

Назначение: датчик с предложенным чувствительным элементов предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использован в электронной, химической и др. промышленностях. Сущность изобретения: в чувствительном элементе датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке МДП-структуру и нагреватель , размещенный на подложке, электрод затвора МДП-структуры выполнен из сортирующего водород сплава состава, мае. %.:.рутений 0,2-7, серебро 15-28, палладий остальное. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 27/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

S ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874133/25 (22) 18.09.90 (46) 07.04,93, Бюл, ¹ 13 (71) Московский институт электронной техники (72) А,И,Мочалов, В.П,Полякова, В.Г.Фадин, М.P. Гра нов, А.B. Tà Tàрче н ко, Н.P. Рошан и

10.А,Чаплыгин (56) Патент Великобритании № 1520456, Мкл. 6 01 N 27/12, 1978.

Janega P., Joung L. Palladium — silver,.

alloy gates in metal — oxide — semiconductor . structures for use as hydrogen sensors. J, Electrochem. Soc. 1987, 134. № 1, р, 252-253.

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 элеме:. те датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке, снабженной нагревателем, структуру металл-диэлектрик — полупроводник, электрод затвора МДПструктуры выполнен из сорбирующего водород сплава палладия, серебра и рутения при следующем соотношении компонентов, мас, ;

Ru

Ag

„„. «Ж „„1807370 А1 (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДАТЧИКА ВОДОРОДА (57) Назначение: датчик с предложенным чувствительным элементов предназначен для экспресс-анализа содержания водорода в газовых средах и может быть использовав в электронной, химической и др, промышленностях. Сущность изобретения: в чувствительном элементе датчика водорода, включающем сформированную на полупроводниковой подложке МДП-структуру и нагреватель, размещенный на подложке, электрод затвора МДП-структуры выполнен из сортирующего водород сплава состава, мас. %, рутений 0,2 — 7, серебро 15-28, палладий остальное, 1 ил. 1 табл.

В соответствии с вышеизложенным предлагается выполнение электрода-затвора. из водородопоглощающего сплава пал-й ладия с рутением и серебром с содержанием рутения от 0,2 до 7 % по весу и серебра от 15 до 28 % по весу вследствие С) его высокой каталитической активности к во™ороду и водородосодержащим газам. (. )

При этом достигается высокое быстродействие, Время насыщения при толщине 0,03 мкм может составлять 0,05 — 0,1 с, при температурах 70 — 100 С и высокой чувствительностью в диапазоне от.10 до 0,1 % объема водорода в смеси.

Добавка в сплав Pd Ru серебра позволяет улучшить адгезию слоя электрода за- . твора к диэлектрику на 15-20 существенно повысить надежность чувствительного элемента.

1807370

Были изготовлены структуры на подложке из кремния КДБ-10 с электродами из материалов толщиной 0,03-0,05 мкм по технологии, являющейся традиционной для таких структур. 5

В качестве подзатворного диэлектрика использовали SION толщиной 0,03 мкм, Чувствительный слой-электрод затвора толщиной 0,03 — 0,05 мкм может быть нанесен на подзатворный диэлектрик SI02 магнетронным распылением в вакууме, На чертеже показан пример реализации чувствительного элемента на основе

МДП-транзистора,. Он содержит полупроводниковую подложку 1, в которой сформи" рованы области истока 2 и стока 3, затвор, включающий подзатворный диэлектрик 4 и электрод затвора 5, и нагреватель 6.

Чувствительный элемент работает следую:.цим образом; при наличии водорода в 20 газовой среде изменяются электрические параметры транзистора — его пороговое напряжение;

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

Сдвиг порогового напряжения под действием водородного импульса достигает величины 250 мВ. 30

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 % обьема в газовой смеси при быстродействии от 0,05-0,1 с, при высокой надежности процесса регистрации водорода.

Формула изобретения

Чувствительный элемент датчика водорода, включающий сформированную на полупроводниковой подложке, снабженной нагревателем, структуру металл-диэлектрик-полупроводник, электрод затвора которой выполнен из сплава палладия с серебром, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия элемента, электрод затвора выполнен из сплава, состоящего из палладия, серебра и рутения при следующем соотношении компонентов, мас.;,:

Рутений Ru 0,2 — 7,0;

Серебро Ag 15 — 28;

Палладий Pd Остальное.

Редактор

Составитель A,Ìo÷èëîB

Техред М.Моргентал Корректор Т Вашкович

Заказ 1375 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1

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