[發明專利]用于氮氧化物傳感器的新型芯片

在審

• 申請號: 201710131688.0
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106908505A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 馮濤;潘莉莉;王廣平;王紅勤;王作林;王貴強
• 申請（專利權）人: 東風電子科技股份有限公司
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及汽車尾氣控制系統的設計領域，尤其涉及傳感器的芯片，具體是指一種用于氮氧化物傳感器的新型芯片。

背景技術

隨著我國城鎮化進程的加速，化石燃料消耗迅速增加，很多的有毒、有害的氣體被釋放到大氣中污染環境，其中最典型的一類，就是NOx氣體，它不僅會導致光化學煙霧以及酸雨、破壞臭氧層，還會對人類的呼吸系統產生副作用，出現脫發、喉嚨發炎、視力受損、呼吸系統抵抗力下降等癥狀。因此氮氧化物減排被列為環境保護的要求之一。很多的毒理以及流行病學研究發現了NOx的副作用。NO₂以及NO氣體(合稱NOx)目前受到較大的關注。這種氣體在一些道路特別是高人口密度的居住區的濃度較高，這就顯得問題更加嚴重了。研究表明，75％的NOx氣體是由汽車排放產生的，這其中大約一半是由非道路運輸的車輛產生的，如工程機械、農業機械等，同時這些機械的壽命要遠遠大于道路運輸車輛，對這些機械車輛降低NOx的排放就變得更加有效了。因此人們投入了很大的精力和財力來降低這種氣體的產生并通過更為嚴厲的法規來限制這類氣體的排放。

在汽車行業中降低NOx的方法主要有兩種，NOx氣體捕獲以及NOx還原。但是無論哪種方法，準確的測定NOx的濃度是首先要解決的問題。

NOx的測試方法有很多種，如共振電離光譜法、傅立葉轉換紅外光譜法、氣相色譜/質譜法、化學發光分析等，這些方法可以很精確的測定NOx的濃度，但是也有很多的缺點，如不能在線測試，測試設備體積龐大等。這些缺點導致不能應用于汽車尾氣的處理。

目前基于氧化鋯基的電化學電流測試方法NOx傳感器是采用6層氧化鋯基片疊層共燒而成，中間加入了加熱體，測試電極、氧泵電極等。它首先通過降低汽車尾氣中的O₂的含量，將尾氣中O₂含量降到了很低的程度(10～3ppm)，NOx氣體在測試電極表面分解成N₂和O₂氣體，通過測定O₂氣體產生的電流強度，測試NOx的濃度。這種裝置的優點在于可以在線測試NOx的濃度，體積小，安裝方便。但是缺點也是很明顯的，這種芯片制備工藝復雜，有很多的制備步驟，有多達8個電極，這些步驟中的任何一步失誤的話都會導致前功盡棄。如果簡化NOx傳感器的結構的話，可以提高產品的成品率。

本發明針對這種情況提出簡化結構的用于氮氧化物傳感器的新型芯片。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種結構簡單、大幅度降低工藝難度、保障測試電極的催化活性的用于氮氧化物傳感器的新型芯片。

為了實現上述目的，本發明的用于氮氧化物傳感器的新型芯片具有如下構成：

所述的芯片由第一基片、第二基片、第三基片、第四基片依次層疊而成，

所述的第二基片為具有開槽的基片，包括相間隔開的第一區域和第二區域，所述的第一基片上設有一貫穿于所述的第二基片的第一區域的通孔，所述的第一區域中以該通孔為軸線設置有圓柱形凹槽，所述的圓柱形凹槽以通孔為軸線向外依次設置有第一擴散障礙層、第二擴散障礙層，所述的第一擴散障層與第二擴散障層之間的上部設有第一氧泵電極，所述的第二擴散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的上部設有第二氧泵電極，所述的第二擴散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的下部設有測試電極，所述的第二區域設置有參比氣體通道，所述的參比氣體通道內設置有參比電極，

所述的第三基片和第四基片之間設置有加熱體，所述的加熱體的上下表面均設有絕緣層。

較佳地，所述的通孔的直徑為0.01～0.5mm，所述的通孔與汽車尾氣相連通。

較佳地，，所述的第一基片的外表面的通孔處設置有外電極。

較佳地，所述的外電極和測試電極表面均覆蓋有多孔保護層。

更佳地，所述的外電極的表面覆蓋的多孔保護層為多孔氧化鋁層，所述的測試電極的表面覆蓋的多孔保護層為多孔尖晶石層。

較佳地，所述的絕緣層為致密氧化鋁層。

較佳地，所述的第一氧泵電極、第二氧泵電極均包括Pt和1％Au，所述的測試電極、參比電極以及外電極均為Pt。

較佳地，所述的基片均為氧化鋯基片。