[实用新型]一种氢气检测装置

说明书

本实用新型涉及一种用半导体氢敏传感器组装的氢气检测装置，特别涉及一种高稳定的氢气检测装置。

现有用半导体氢敏传感器组装的氢气检测装置，主要包括由单一钯栅MOS器件组成的氢气检测电路与控温电路两部分。尽管设置了控温电路可以避免因环境温度变化而引起的钯栅MOS器件特性的变动，但除温度以外的环境因素（如湿度、光照等）以及器件自身老化等非环境因素引起的特性变动仍然不受控制，因而这类检测装置的稳定性能很难满足实用要求。

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型在保留控温电路的同时设计了由一个氢敏钯栅MOS器件与一个对氢气没有电学响应的无钯层金属栅MOS器件作互补连接组成的氢气检测电路，由于钯栅MOS器件与无钯层金属栅MOS件的性能之间只存在着对氢气敏感与否的显著差别，除此之外，它环境与非环境因素的影响在它们的特性之间并无明显差异，因而由它们的互补连接组成的氢气检测电路能够获得纯净的氢敏输出，保持高稳定的氢气检测功能。

图一是本实用新型氢气检测装置的逻辑示意图。在一项实施例中采用了使钯栅MOS器件（1）、无钯层金属栅MOS器件（2）、测温元件（4）与加热元件（3）集成在一块硅芯片上的高稳定半导体氢敏传感器（5）（中国专利申请号89206041.7）。利用这种传感器上的钯栅MOS器件与无钯层金属栅MOS器件组成氢气检测电路（6）以及利用其上的测温二极管与加热电阻组成控温电路（7）。

图二示意本实用新型氢气检测装置一项实施例中的氢气检测电路。它由参考电压Vref分别通过直流恒流源（8）向钯栅与无钯层金属栅MOS器件提供恒定的沟道电流，使漏极（或源极）共同接地的两个MOS器件源极（或漏极）间的互补电压输往一个仪表放大器（9），并以此仪表放大器的输出端作为氢气检测装置的输出端。

图三示意本实用新型氢气检测装置一项实施例的温度控制电路。它由恒流源（11）提供半导体氢敏传感器（5）中测温二极管（4）的正向电流，以此测温二极管正向压降的变化通过一个运算放大器（A₄）控制一个共发射极双极晶体管的基极电位，从而调节流经加热电阻（3）的集电极流。

附  图  说  明

图一为本实用新型氢气检测装置的逻辑示意图。其中1为钯栅MOS器件，2为无钯层金属栅MOS器件，3为加热元件，4为测温元件，5为半导体氢敏传感器，6为检测电路，7为温度控制电路，Vref为检测电路的参考电压，V₀为检测装置的输出端，V_＋与V_－分别为温度控制电路直流稳压电源的正负引接端。

图二为本实用新型一项实施例中氢气检测电路示意图。其中1为钯栅MOS器件，2为无钯层金属栅MOS器件，5为半导体氢敏传感器，8为直流恒流电源，9为仪表放大器，Vref为参考电压，V₀为输出端，A₁、A₂和A₃为运算放大器（LM741），R_1－12为电阻器。

图三为本实用新型一项实施例中温度控制电路示意图。其中3为加热电阻，4为测温二极管，5为半导体氢敏传感器，10为双极晶体管，11为直流恒流电源，12为稳压二极管，V_＋与V_－分别为直流稳压电源的正负引接端，A₄为运算放大器（LM741），R_21－27为电阻器。