日本的新型氢气传感器可检测更大浓度范围

         空气中氢含量一旦达到4％，就会爆炸，因此需要氢气传感器能够在ppm级到4％这一爆炸极限浓度范围之间进行高检测。但是，接触燃烧式和半导体式氢气传感器很难在ppm到百分之几的大范围内进行检测。

       传感器采用催化反应和热电转换功能相结合的工作原理，在热电转换式MEMS元件上形成了以陶瓷支撑材料的铂触媒图案。氢与触媒的发热反应引起的局部温差，利用热电转换膜转换为电压信号。这样不仅提高了可检测浓度范围，还不易受到外界温度的影响。

      另外此次开发还解决了在半导体晶圆上形成热电薄膜、触媒膜、电极、配线及加热器的传感器元件制造技术。同时，还提高了传感器的耐用性，降低了生产成本。作为热电转换元件的关键技术，确立了利用溅射蒸镀法形成SiGe膜之后进行热处理的薄膜成形技术。因为SiGe热电转换材料的热电特性高，非常适宜采用半导体工艺。为了使触媒不受大气中水蒸汽的影响而稳定地发挥作用，温度要维持在100℃。作为维持触媒温度的加热器集成技术，采用MEMS技術研制出隔热性很高的微加热器。将热电图、微加热器、触媒3个组成要素集成到了尺寸约为1×2mm2的薄膜上，制成了尺寸为4×4mm2的传感器芯片。

     在以陶瓷为支撑材料的铂触媒耐用性试验中，将新开发的微型热电式氢气传感器放置在相对湿度约为65％RH的室温环境中，持续工作3个月，在此期间对它对100ppm，1000ppm和1％氢气浓度的反应特性进行了测试。结果证实，性能十分稳定。