[发明专利]气体传感器以及气体传感系统

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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(parts per million：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：Volatile Organic Compounds)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(parts per trillion：一兆分之一)～ppb(parts per billion：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

发明内容

发明要解决的问题

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(Carbon nanotube)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。