[发明专利]一种民用空燃比传感器芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种民用空燃比传感器芯片及民用空燃比传感器，包括：固体电解质层，上表面设置有外电极，下表面设置有内电极；扩散基体层，设置于所述固体电解质层的下方；加热器层，设置于所述扩散基体层的下方；多孔扩散障碍层，设置于所述扩散基体层上，并覆盖于所述内电极的表面，且该多孔扩散障碍层具有能相互连通的气孔，使气体有一定障碍地由扩散基体层外侧引入至所述内电极处。本发明传感器芯片带多孔扩散障碍层结构，精度高、测量范围广、结构简单且成本低。

【技术领域】

本发明涉及一种传感器及其制备方法，特别涉及一种民用空燃比传感器芯片的结构及其制备方法。

【背景技术】

用来测量内燃机排气中的氧含量的传感器被大家广为熟知。测量氧含量的气体传感器按输出特性主要分为窄域型和宽域型，窄域型利用氧化锆固体电解质的能斯特原理，虽然能确认排气中的氧含量是浓还是稀，但不能做精确的判断。宽域型利用极限电流技术能够实现对氧含量的线性控制，精确判断排气中的氧含量的具体值。

近几年在一些医疗、育婴箱、发酵设备、培养箱、食品包装、空气质量监测等领域，检测气体中氧含量的气体传感器得以广泛应用。但现有窄域型传感器无法满足氧含量具体含量的检测要求，而现有宽域型传感器因涉及还原和氧化两种气氛下的气体含量的测量，使得结构复杂，生产成本较高，同时无法实现对氧的全浓度范围检测。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种民用空燃比传感器芯片及民用空燃比传感器，带多孔扩散障碍层结构，精度高、测量范围广、结构简单且成本低。

一方面，本发明所提供的民用空燃比传感器芯片是这样实现的：一种民用空燃比传感器芯片，包括：

固体电解质层，上表面设置有外电极，下表面设置有内电极；

扩散基体层，设置于所述固体电解质层的下方；

加热器层，设置于所述扩散基体层的下方；

多孔扩散障碍层，设置于所述扩散基体层上，一端覆盖于所述内电极的表面，另一端延伸至所述扩散基体层的边缘处，且该多孔扩散障碍层具有能相互连通的气孔，使气体有一定障碍地由扩散基体层外侧引入至所述内电极处。

进一步的，本发明中还可以是：

所述多孔扩散障碍层的气孔率在10％～40％之间。

所述多孔扩散障碍层包括一扩散部和一引入部，所述扩散部覆盖于所述内电极的表面，所述引入部的一端连接于所述扩散部，另一端延伸至所述扩散基体层的边缘处，且所述引入部为直线型、L型和往复回折型的薄片状结构。

所述固体电解质层还具有一多孔保护层，该多孔保护层覆盖于所述外电极的表面。

另一方面，本发明所提供的民用空燃比传感器是这样实现的：一种民用空燃比传感器，具有如上所述的本发明的民用空燃比传感器芯片。

本发明的优点在于：

1、测量精度高，通过多孔扩散障碍层对进入内电极侧的气体进行限制，气流稳定，输出信号波动小、稳定性高，可实现高精度控制；

2、可进行全浓度范围检测，通过控制多孔扩散障碍层材料气孔率，多孔扩散障碍层的扩散截面积、扩散距离，可以实现不同的极限电流输出范围。这样可根据不同的应用领域、不同的氧含量，选择不同的输出电流范围，从而实现高精度、全浓度范围的检测；

3、绝缘性强，基体层和加热器层均采用绝缘性优越的氧化铝材料，能避免加热器回路中的电流对固体电解质层的输出信号产生干扰；

4、保护性强，外电极、内电极分别通过多孔保护层、多孔扩散障碍层与测试气体接触，多孔保护层可吸附测试气体中的颗粒物以及部分水汽，从而起到保护电极及装置的作用，使得装置寿命长；