气体传感器

技术领域

本发明涉及检测气氛中所含的气体的气体传感器，特别是涉及具备加热热敏电阻等测温体的加热器电阻的气体传感器。

背景技术

气体传感器检测气氛中所含的测定对象气体的浓度，其中，利用加热器电阻加热热敏电阻等测温体的类型的气体传感器的小型化优异。例如，专利文献1所记载的气体传感器中，将由加热器电阻加热的热敏电阻和基准电阻串联连接，基于该连接点的电位检测测定对象气体的浓度。

专利文献1所记载的气体传感器还具备环境温度测定元件。而且，根据由环境温度测定元件得到的环境温度，对流通于加热器电阻的电流量进行微调整，由此，不管环境温度，均以一定的温度加热热敏电阻。专利文献1所记载的气体传感器中，对从环境温度测定元件输出的电压值进行A/D转换，基于得到的数字值算出表示流通于加热器电阻的电流量的指示值，进一步对指示值进行D/A转换，由此，生成流通于加热器电阻的电流。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-9472号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，专利文献1所记载的方式中存在如下问题，为了高精度地控制流通于加热器电阻的电流，需要增加A/D转换器或D/A转换器的位数，而电路规模变大。另外，在指示值的运算中还产生误差，因此，高精度地控制流通于加热器电阻的电流未必容易。而且，A/D转换、运算、D/A转换需要规定的时间，因此，提高相对于环境温度的变化的响应速度也不容易。

因此，本发明的目的在于，在利用加热器电阻加热热敏电阻等测温体的类型的气体传感器中，不进行数字处理，而使流通于加热器电阻的电流量根据环境温度自动地变化。

用于解决问题的技术方案

本发明提供一种气体传感器，其特征在于，具备：反馈电路部，其包含串联连接的基准电阻及第一测温体、加热第一测温体的第一加热器电阻、和基于基准电阻与第一测温体的连接点的电位控制流通于第一加热器电阻的电流量的第一放大器电路；以及传感器电路部，其包含电阻值根据测定对象气体的浓度而变化的第二测温体、和加热第二测温体的第二加热器电阻，在第二加热器电阻流通与第一放大器电路的输出对应的电流。

根据本发明，第一放大器电路的输出反馈于第一加热器电阻，因此，无论环境温度，均能够将第一测温体加热至一定的温度。而且，在加热第二测温体的第二加热器电阻流通与第一放大器电路的输出对应的电流，因此，对于第二测温体，无论环境温度，均能够加热至一定的温度。由此，不进行数字处理等，就可使流通于第二加热器电阻的电流量根据环境温度自动地变化，并将第二测温体加热至一定的温度。

本发明中，也可以是，传感器电路部还包含第二放大器电路，其根据第一放大器电路的输出电压，控制流通于第二加热器电阻的电流量。据此，第一及第二放大器电路可分别驱动第一及第二加热器电阻。在该情况下，流通于第一加热器电阻的电流量和流通于第二加热器电阻的电流量也可以互不相同。这种结构可通过将第一放大器电路和第二放大器电路设为互不相同的增益而实现。

本发明中，也可以是，传感器电路部还包含：第三测温体，其与第二测温体串联连接；第三加热器电阻，其加热第三测温体；以及第三放大器电路，其根据第一放大器电路的输出电压，控制流通于第三加热器电阻的电流量。据此，可降低电源电位的变动所引起的测定误差。在该情况下，流通于第二加热器电阻的电流量和流通于第三加热器电阻的电流量也可以互不相同。这种结构通过将第二放大器电路和第三放大器电路设为互不相同的增益而实现。

本发明中，也可以是，第一加热器电阻和第二加热器电阻串联连接。据此，不使用与第一放大器电路不同的放大器电路，就可向第二加热器电阻流通电流。在该情况下，传感器电路部也可以还包含：第三测温体，其与第二测温体串联连接；和第三加热器电阻，其加热第三测温体，将第一、第二及第三加热器电阻串联连接。据此，不使用与第一放大器电路不同的放大器电路，就可向第二及第三加热器电阻流通电流。

本发明的气体传感器也可以还具备电流镜电路，其以规定的比率向第一及第二加热器电阻流通电流。据此，能够以任意的比率向第一及第二加热器电阻流通电流。在该情况下，传感器电路部也可以还包含：第三测温体，其与第二测温体串联连接；和第三加热器电阻，其加热第三测温体，电流镜电路以规定的比率向第一、第二及第三加热器电阻流通电流。据此，能够以任意的比率向第一、第二及第三加热器电阻流通电流。

本发明中，传感器电路部也可以还包含分流电阻，其与第二加热器电阻并联连接。据此，可通过分流电阻调整流通于第二加热器电阻的电流。

本发明中，也可以是，传感器电路部还包含输出放大器，其通过比较第二测温体的一端的电位和基准电位，生成输出信号，第一放大器电路通过比较连接点的电位和基准电位，控制流通于第一加热器电阻的电流量。据此，可使由第一测温体、第一加热器电阻及第一放大器电路构成的电路结构、和由第二测温体、第二加热器电阻及输出放大器构成的电路结构大致一致。

本发明中，也可以是，包含第一测温体及第一加热器电阻的第一传感器元件和包含第二测温体及第二加热器电阻的第二传感器元件容纳于同一封装内。据此，可使第一及第二传感器元件的环境温度大致一致。

本发明中，也可以是，包含第一测温体及第一加热器电阻的第一传感器元件和包含第二测温体及第二加热器电阻的第二传感器元件集成于同一基板上。据此，可减少零件数量，并且使第一及第二传感器元件的环境温度大致完全一致。

本发明中，也可以是，测温体由热敏电阻构成。据此，可得到较大的检测灵敏度。

发明效果

这样，根据本发明的气体传感器，不进行数字处理，就可使流通于加热器电阻的电流量根据环境温度自动地变化。因此，可缩小电路规模，且根据环境温度的变化高精度且快速地控制流通于加热器电阻的电流。

附图说明

图1是本发明的基本结构的气体传感器1的电路图。

图2是本发明第一实施方式的气体传感器1A的电路图。

图3是第一实施方式的变形例的气体传感器1B的电路图。

图4是用意说明第一例的第一及第二传感器元件S1、S2的器件结构的俯视图。

图5是沿着图4所示的A-A线的截面图。

图6是用于说明第二例的第一及第二传感器元件S1、S2的器件结构的俯视图。

图7是沿着图6所示的A-A线的截面图。

图8是本发明的第二实施方式的气体传感器2A的电路图。

图9是第二实施方式的变形例的气体传感器2B的电路图。

图10是本发明的第三实施方式的气体传感器3A的电路图。

图11是第三实施方式的变形例的气体传感器3B的电路图。

图12是本发明的第四实施方式的气体传感器4A的电路图。

图13是第四实施方式的变形例的气体传感器4B的电路图。

图14是本发明的第五实施方式的气体传感器5A的电路图。

图15是第五实施方式的变形例的气体传感器5B的电路图。

图16是本发明的第六实施方式的气体传感器6A的电路图。

图17是第六实施方式的变形例的气体传感器6B的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明优选的实施方式。

＜基本结构＞

图1是本发明的基本结构的气体传感器1的电路图。

图1所示的基本结构的气体传感器1具有反馈电路部10、传感器电路部20、电流调整电路C。

反馈电路部10是根据环境温度生成反馈输出F的电路，包含：串联连接的基准电阻R1及第一测温体TD1、加热第一测温体TD1的第一加热器电阻MH1、基于显现于基准电阻R1与第一测温体TD1的连接点的内部电位V0生成反馈输出F的第一放大器电路A1。第一放大器电路A1比较来自恒压源CV的基准电位Vref和内部电位V0，基于该结果生成反馈输出F。反馈输出F被供给至第一加热器电阻MH1，并且也供给至电流调整电路C。

第一测温体TD1如果是电阻值根据温度而变化的元件，则没有特别限定，可以是由复合金属氧化物、非晶硅、多晶硅、锗等的具有负的电阻温度系数的材料构成的热敏电阻，可以是由具有正的电阻温度系数的材料构成的热敏电阻，也可以是铂测温体。但是，第一测温体TD1优选电阻值不根据测定对象气体的浓度而变化，要求至少与测定对象气体的浓度对应的电阻值的变化比传感器电路部20所含的第二测温体TD2小。图1所示的第一测温体TD1和第一放大器电路A1的连接关系表示第一测温体TD1由具有负的电阻温度系数的材料构成的情况，在该情况下，如图1所示，向第一放大器电路A1的非反转输入端子(+)输入内部电位V0，向反转输入端子(-)输入基准电位Vref。与之相对，在第一测温体TD1由具有正的电阻温度系数的材料构成的情况下，只要向第一放大器电路A1的非反转输入端子(+)输入基准电位Vref，且向反转输入端子(-)输入内部电位V0即可。

第一加热器电阻MH1以预先确定的第一设定温度(例如300℃)加热第一测温体TD1。由此，第一测温体TD1的电阻值成为与第一设定温度对应的规定的值。而且，来自恒压源CV的基准电位Vref设定成与将第一测温体TD1正确加热至第一设定温度的情况下的内部电位V0相同的值。例如，在基准电阻R1的电阻值和将第一测温体TD1正确地加热至第一设定温度的情况的电阻值相同的情况下，将第一测温体TD1正确加热至第一设定温度的情况下的内部电位V0成为电源电位Vcc的一半(Vcc/2)。在该情况下，来自恒压源CV的基准电位Vref也设定成Vcc/2。

而且，在由于环境温度的变化等，第一测温体TD1的实际的加热温度从第一设定温度偏离的情况下，在基准电位Vref与内部电位V0之间产生差，该差被第一放大器电路A1放大，由此，反馈输出F变化。例如，在第一测温体TD1的实际的加热温度比第一设定温度低的情况下，以使第一测温体TD1的加热温度与第一设定温度一致的方式，反馈输出F上升。相反地，在第一测温体TD1的实际的加热温度比第一设定温度高的情况下，以使第一测温体TD1的加热温度与第一设定温度一致的方式，反馈输出F降低。通过这种反馈控制，第一测温体TD1的实际的加热温度不管环境温度，均与第一设定温度一致。此外，第一放大器电路A1的极性只要根据第一测温体TD1是具有负的电阻温度系数，还是具有正的电阻温度系数确定即可。

反馈输出F不仅供给至第一加热器电阻MH1，还供给至电流调整电路C。电流调整电路C可以是与反馈电路部10及传感器电路部20不同的电路要素，也可以是反馈电路部10或传感器电路部20的一部分。

传感器电路部20是根据测定对象气体的浓度生成输出信号V1的电路，包含串联连接的基准电阻R2及第二测温体TD2和加热第二测温体TD2的第二加热器电阻MH2。基准电阻R2的电阻值也可以与基准电阻R1的电阻值相同。第二测温体TD2如果是与第一测温体TD1一样，且电阻值根据温度而变化的元件，则没有特别限定，但优选为具有与第一测温体TD1相同的结构的元件，至少电阻温度系数的正负需要与第一测温体TD1相同。另外，第二测温体TD2需要为电阻值根据测定对象气体的浓度而变化的元件。测定对象气体的种类没有特别限定，能够将CO

流通于第二加热器电阻MH2的电流由电流调整电路C控制。电流调整电路C是向第二加热器电阻MH2流通与第一加热器电阻MH1相同的电流，或流通与第一加热器电阻MH1成比例的电流的电路。由此，第二测温体TD2利用第二加热器电阻MH2加热成预先确定的第二设定温度。第二设定温度也可以与第一设定温度相同。

而且，当由于环境温度的变化等，反馈输出F变化时，流通于第二加热器电阻MH2的电流量也变化。即，当由于环境温度的降低，流通于第一加热器电阻MH1的电流增加时，流通于第二加热器电阻MH2的电流量也自动地增加，且由于环境温度的上升，流通于第一加热器电阻MH1的电流减少时，流通于第二加热器电阻MH2的电流量也自动地减少。由此，不管环境温度，均可将第二测温体TD2正确加热至第二设定温度。

这样，本发明的基本结构的气体传感器1具备以总是将第一测温体TD1加热至第一设定温度的方式进行反馈控制的反馈电路部10，并且基于由反馈电路部10生成的反馈输出F，利用电流调整电路C调整流通于第二加热器电阻MH2的电流，因此，不管环境温度，均可将第二测温体TD2总是加热至第二设定温度。而且，流通于第二加热器电阻MH2的电流以模拟的方式实时自动调整，因此，与使用A/D转换器或D/A转换器进行数字处理的情况相比，可缩小电路规模，且高精度且快速地控制流通于第二加热器电阻MH2的电流。

以下，对本发明的一些实施方式进行说明。

＜第一实施方式＞

图2是本发明第一实施方式的气体传感器1A的电路图。

如图2所示，本发明第一实施方式的气体传感器1A由反馈电路部11和传感器电路部21A构成。反馈电路部11及传感器电路部21A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。反馈电路部11所含的第一热敏电阻Rd1和第一加热器电阻MH1构成第一传感器元件S1。同样，传感器电路部21A所含的第二热敏电阻Rd2和第二加热器电阻MH2构成第二传感器元件S2。第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2分别与第一及第二测温体TD1、TD2对应。

本实施方式中，在第一放大器电路A1和第二加热器电阻MH2之间连接有第二放大器电路A2。第二放大器电路A2为电压输出器。因此，将与第一放大器电路A1的输出电压相同的电压施加于第二加热器电阻MH2。本实施方式中，构成电压输出器的第二放大器电路A2相当于电流调整电路C。

由此，如果第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2的电阻值相同，且第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2具有相同的结构，则向第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2流通完全相同的量的电流，其结果，第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2被加热至完全相同的温度。而且，关于基本结构如进行的说明，第一热敏电阻Rd1不管环境温度，均通过反馈控制加热至一定的温度(第一设定温度)，因此，第二热敏电阻Rd2不管环境温度，均通过反馈控制加热至一定的温度(第二设定温度)。

显现于第二基准电阻R2与第二热敏电阻Rd2的连接点的内部电位V1被供给至输出放大器Aout。输出放大器Aout比较内部电位V1和基准电位Vref，基于其结果生成输出信号Vout。输出信号Vout的电平与测定对象气体的浓度成比例。

这样，图2所示的气体传感器1A能够将第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2加热至相同的温度，因此，适用于接触燃烧式的气体传感器。在该情况下，对第二热敏电阻Rd2添加促进CO气体等测定对象气体的燃烧的催化剂，另一方面，只要在第一热敏电阻Rd1添加这种催化剂即可。或者，也可以在第一及第二热敏电阻Rd1、Rd2双方添加催化剂，并且以CO气体等测定对象气体不到达添加于第一热敏电阻Rd1的催化剂的方式屏蔽。

此外，在图2所示的气体传感器1A中，使用作为电压输出器的第二放大器电路A2，但如果充分提高第一放大器电路A1的驱动能力，则也可以不使用第二放大器电路A2，而将第一放大器电路A1与第二加热器电阻MH2直接连接。

另外，不需要第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2的电阻值相同，两者也可以互不相同。例如，也可以将第二加热器电阻MH2的电阻值设定成第一加热器电阻MH1的电阻值的2倍。在该情况下，流通于第二加热器电阻MH2的电流成为流通于第一加热器电阻MH1的电流的一半。这样，如果以第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2以互不相同的温度加热的方式构成，则适用于热传导式的气体传感器。例如，如果将第一热敏电阻Rd1的加热温度(第一设定温度)设为300℃，将第二热敏电阻Rd2的加热温度(第二设定温度)设为150℃，则可将CO

图3是第一实施方式的变形例的气体传感器1B的电路图。

图3所示的变形例的气体传感器1B在传感器电路部21B所含的第二放大器电路A2不是电压输出器，且增益设定成0.5倍的这一点上，与图2所示的气体传感器1A不同。其它的基本结构与图2所示的气体传感器1A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图3所示的变形例的气体传感器1B的第二放大器电路A2的增益为0.5倍，因此，施加于第二加热器电阻MH2的电压成为施加于第一加热器电阻MH1的电压的一半。因此，在第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2具有相同的电阻值的情况下，第二加热器电阻MH2的发热量成为一半。因此，变形例的气体传感器1B适用于热传导式的气体传感器。

接着，对第一传感器元件S1及第二传感器元件S2的具体的器件结构进行说明。

(第一例)

图4是用于说明第一例的第一及第二传感器元件S1、S2的器件结构的俯视图。另外，图5是沿着图4所示的A-A线的截面图。此外，附图是示意性的附图，为了便于说明，厚度与平面尺寸的关系、器件相互间的厚度的比率等也可以在得到本实施方式的效果的范围内与现实的结构不同。

如图4及图5所示，第一例的第一及第二传感器元件S1、S2容纳于陶瓷封装51。陶瓷封装51为上部开放的箱形的壳体，在上部设置有盖52。盖52具有多个通风口53，由此，气氛中的测定对象气体(例如CO

在此，实际上进行测定对象气体的检测的是第二传感器元件S2，第一传感器元件S1为参考元件。因此，如果本实施方式的气体传感器1A或1B为热传导式的传感器，则第二传感器元件S2所含的第二热敏电阻Rd2被加热至电阻值根据测定对象气体的浓度而变化的温度，另一方面，第一传感器元件S1所含的第一热敏电阻Rd1被加热至电阻值不根据测定对象气体的浓度而变化，或变化极少的温度。另外，如果本实施方式的气体传感器1A或1B为接触燃烧式的传感器，则在第二传感器元件S2上设置促进测定对象气体的燃烧的催化剂，另一方面，在第一传感器元件S1上未设置这种催化剂。

第一传感器元件S1具备：基板31；分别形成于基板31的下表面及上表面的绝缘膜32、33；设置于绝缘膜33上的第一加热器电阻MH1；覆盖第一加热器电阻MH1的加热器保护膜34；设置于加热器保护膜34上的第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35；覆盖第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35的热敏电阻保护膜36。

基板31如果是具有适当的机械强度且适于蚀刻等微细加工的材质，则没有特别限定，能够使用硅单晶基板、蓝宝石单晶基板、陶瓷基板、石英基板、玻璃基板等。在基板31上，为了抑制第一加热器电阻MH1产生的热传导至基板31，在俯视时与第一加热器电阻MH1重合的位置设置有腔室31a。由于腔室31a而去掉基板31的部分称为膜片。如果构成膜片，则热容量变小将基板31薄壁化的量，因此，能够以更少的耗电量进行加热。

绝缘膜32、33由氧化硅或氮化硅等绝缘材料构成。在作为绝缘膜32、33使用例如氧化硅的情况下，只要使用热氧化法或CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)法等成膜法即可。绝缘膜32、33的膜厚只要确保绝缘性，就没有特别限定，例如只要设为0.1～1.0μm程度即可。特别是绝缘膜33也被用作在基板31上形成腔室31a时的蚀刻停止层，因此，只要设为适于发挥该作用的膜厚即可。

第一加热器电阻MH1由电阻率根据温度而变化的导电性物质构成，优选为由熔点较高的材料构成的金属材料，例如钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)、钽(Ta)、钯(Pd)、铱(Ir)或包含它们任意2种以上的合金等。另外，优选为可进行离子研磨等的高精度的干法蚀刻的导电材质，特别是更优选将耐腐蚀性高的铂(Pt)设为主成分。另外，为了提高与绝缘膜33的紧贴性，优选在Pt的基底上形成钛(Ti)等紧贴层。

在第一加热器电阻MH1的上部形成加热器保护膜34。作为加热器保护膜34的材料，优选使用与绝缘膜33相同的材料。第一加热器电阻MH1重复产生从常温上升至例如150℃或300℃，再次下降至常温之类的激烈的热变化，因此，对绝缘膜33及加热器保护膜34也施加较强的热应力，当继续受到该热应力时，导致层间剥离或裂纹之类的破坏。但是，如果利用相同的材料构成绝缘膜33和加热器保护膜34，则两者的材料特性相同，且紧贴性坚固，因此，与使用种类不同的材料的情况相比，不易产生层间剥离或裂纹之类的破坏。在使用氧化硅作为加热器保护膜34的材料的情况下，只要通过热氧化法或CVD法等方法成膜即可。加热器保护膜34的膜厚如果是确保与第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35的绝缘的膜厚，则没有特别限定，例如只要设为0.1～3.0μm程度即可。

第一热敏电阻Rd1例如由复合金属氧化物、非晶硅、多晶硅、锗等的具有负的电阻温度系数的材料构成，能够使用溅射法、CVD等薄膜工艺形成。第一热敏电阻Rd1的膜厚只要根据设为目标的电阻值进行调整即可，例如如果使用MnNiCo系氧化物将室温下的电阻值(R25)设定成2MΩ程度，则也根据一对热敏电阻电极35间的距离不同而各异，但只要设定成0.2～1μm程度的膜厚即可。在此，使用热敏电阻作为感温电阻元件是由于，电阻温度系数还比铂测温体等大，因此，能够得到较大的检测灵敏度。另外，为薄膜结构，因此，也可高效地检测第一加热器电阻MH1的发热。但是，如上述，第一传感器元件S1为参考元件，以不产生与测定对象气体对应的电阻值的变化或几乎没有变化的方式构成。

热敏电阻电极35是具有规定的间隔的一对电极，在一对热敏电阻电极35之间设置第一热敏电阻Rd1。由此，一对热敏电阻电极35间的电阻值根据第一热敏电阻Rd1的电阻值确定。作为热敏电阻电极35的材料，优选为可承受第一热敏电阻Rd1的成膜工序及热处理工序等工艺的导电性物质，即熔点较高的材料、例如钼(Mo)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)、钽(Ta)、钯(Pd)、铱(Ir)或包含它们任意2种以上的合金等。

第一热敏电阻Rd1及热敏电阻电极35被热敏电阻保护膜36覆盖。此外，当使具有还原性的材料与第一热敏电阻Rd1接触且设为高温状态时，从热敏电阻夺氧引起还原，会对热敏电阻特性造成影响。为了防止该情况，作为热敏电阻保护膜36的材料，优选为硅氧化膜等的不具有还原性的绝缘性氧化膜。

如图4所示，第一加热器电阻MH1的两端分别连接于电极焊盘37a、37b。另外，热敏电阻电极35的两端分别连接于电极焊盘37c、37d。这些电极焊盘37a～37d经由接合线55，与设置于陶瓷封装51的封装电极54连接。封装电极54经由设置于陶瓷封装51的背面的外部端子56，与图2所示的第一放大器电路A1等连接。

这样，第一传感器元件S1具有将第一加热器电阻MH1和第一热敏电阻Rd1层叠于基板31上的结构，因此，由第一加热器电阻MH1产生的热高效地传播至第一热敏电阻Rd1。

同样，第二传感器元件S2具备：基板41；分别形成于基板41的下表面及上表面的绝缘膜42、43；设置于绝缘膜43上的第二加热器电阻MH2；覆盖第二加热器电阻MH2的加热器保护膜44；设置于加热器保护膜44上的第二热敏电阻Rd2及热敏电阻电极45；覆盖第二热敏电阻Rd2及热敏电阻电极45的热敏电阻保护膜46。

基板41由与第一传感器元件S1所使用的基板31同样的材料构成，并且具有同样的结构。即，在俯视时与第二加热器电阻MH2重合的位置设置腔室41a，由此，抑制第二加热器电阻MH2产生的热传导至基板41。绝缘膜42、43的材料也与绝缘膜32、33一样，使用氧化硅或氮化硅等绝缘材料。绝缘膜42、43的厚度也与绝缘膜32、33一样。

另外，第二加热器电阻MH2、加热器保护膜44、第二热敏电阻Rd2、热敏电阻电极45及热敏电阻保护膜46也具有与第一传感器元件S1所使用的第一加热器电阻MH1、加热器保护膜34、第一热敏电阻Rd1、热敏电阻电极35及热敏电阻保护膜36分别相同的结构。

但是，第一传感器元件S1为参考元件，与之相对，第二传感器元件S2需要第二热敏电阻Rd2的电阻值根据测定对象气体的浓度而变化。即，如果本实施方式的气体传感器1A或1B为热传导式的传感器，则第二传感器元件S2所含的第二热敏电阻Rd2加热至电阻值根据测定对象气体的浓度而变化的温度。另外，如果本实施方式的气体传感器1A或1B是接触燃烧式的传感器，则在第二传感器元件S2上设置促进测定对象气体的燃烧的催化剂。

第二加热器电阻MH2的两端分别连接于电极焊盘47a、47b。另外，热敏电阻电极45的两端分别连接于电极焊盘47c、47d。这些电极焊盘47a～47d经由接合线55与设置于陶瓷封装51的封装电极54连接。封装电极54经由设置于陶瓷封装51的背面的外部端子56，与图2所示的第二放大器电路A2或输出放大器Aout等连接。

具有以上的结构的传感器元件S1、S2均在晶片状态下同时制作多个，通过切割进行单片化后，使用模糊剂(Die paste)(未图示)固定于陶瓷封装51。然后，将电极焊盘37a～37d、47a～47d和对应的封装电极54使用焊线装置以接合线55连接。作为接合线55的材料，优选为Au、Al、Cu等、电阻低的金属。

最后，使用粘接性树脂(未图示)等，将具有与外气的通风口53的盖52固定于陶瓷封装51。此时，在粘接性树脂(未图示)的固化加热时，粘接性树脂所含的物质成为气体而产生，但利用通风口53容易释放至封装外，因此，不会对传感器元件S1、S2造成影响。

(第二例)

图6是用于说明第二例的第一及第二传感器元件S1、S2的器件结构的俯视图。另外，图7是沿着图6所示的A-A线的截面图。

如图6及图7所示，在第二例中，将第一及第二传感器元件S1、S2集成于同一基板31上。另外，在俯视时与第二加热器电阻MH2重合的位置设置有腔室31b。其它的基本结构与图4及图5所示的第一例相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。这样，如果将第一及第二传感器元件S1、S2集成于同一基板31上，则可减少零件数量，并且使两者的温度条件大致一致。

＜第二实施方式＞

图8是本发明的第二实施方式的气体传感器2A的电路图。

如图8所示，本发明的第二实施方式的气体传感器2A由反馈电路部11和传感器电路部22A构成。反馈电路部11及传感器电路部22A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

本实施方式中，代替基准电阻R2而设置有第三热敏电阻Rd3，并且设置有加热第三热敏电阻Rd3的第三加热器电阻MH3、连接于第一放大器电路A1与第三加热器电阻MH3之间的第三放大器电路A3。第三放大器电路A3为电压输出器。因此，将与第一放大器电路A1的输出电压相同的电压施加于第三加热器电阻MH3。传感器电路部22A所含的第三热敏电阻Rd3和第三加热器电阻MH3构成第三传感器元件S3。另外，也可以代替第三热敏电阻Rd3，而使用由铂测温体等不同的材料构成的测温体。

第三传感器元件S3与第一传感器元件S1一样为参考元件，以电阻值不根据测定对象气体而变化或几乎没有变化的方式构成。例如，在气体传感器2A为接触燃烧式的气体传感器的情况下，对第二热敏电阻Rd2添加促进CO气体等测定对象气体的燃烧的催化剂，另一方面，只要不对第一及第三热敏电阻Rd1、Rd3添加这种催化剂即可。

而且，如果第一～第三加热器电阻MH1～MH3的电阻值相同，且第一～第三热敏电阻Rd1～Rd3具有相同的结构，则在第一～第三加热器电阻MH1～MH3中流通完全相同量的电流，其结果，第一～第三热敏电阻Rd1～Rd3被加热至完全相同的温度。

本实施方式中，当第二热敏电阻Rd2的加热温度由于电源电位Vcc的变动而变动时，与该情况连动，第三热敏电阻Rd3的加热温度也变动，因此，可降低电源电位Vcc的变动所引起的测定误差。虽然未图示，但本实施方式中，优选将第一～第三传感器元件S1～S3容纳于同一封装内，更优选将第一～第三传感器元件S1～S3集成于同一基板上。

图9是第二实施方式的变形例的气体传感器2B的电路图。

图9所示的变形例的气体传感器2B在传感器电路部22B所含的第二放大器电路A2不是电压输出器，增益设定成0.5倍的点上，与图8所示的气体传感器2A不同。其它的基本结构与图8所示的气体传感器2A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图9所示的变形例的气体传感器2B与图3所示的气体传感器1B一样，第二放大器电路A2的增益为0.5倍，因此，施加于第二加热器电阻MH2的电压成为施加于第一加热器电阻MH1的电压的一半。因此，流通于第二加热器电阻MH2的电流成为流通于第一及第三加热器电阻MH1、MH3的电流的一半，发热量也成为一半。其结果，能够将第一及第三热敏电阻Rd1、Rd3和第二热敏电阻Rd2加热至互不相同的温度，因此，适用于热传导式的气体传感器。

＜第三实施方式＞

图10是本发明的第三实施方式的气体传感器3A的电路图。

如图10所示，本发明的第三实施方式的气体传感器3A由反馈电路部11和传感器电路部23A构成。反馈电路部11及传感器电路部23A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

本实施方式中，第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2串联连接。具体而言，在第一放大器电路A1的输出端子与地面之间串联连接第一及第二加热器电阻MH1、MH2，并且未设置电流分支的路径等。因此，通过向第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2必然流通相同的电流，第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2必然被加热至相同的温度。本实施方式中，连接第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2的配线相当于电流调整电路C。

本实施方式中，不使用第二放大器电路A2等进行电压控制，而将流通于第一加热器电阻MH1的电流直接流通于第二加热器电阻MH2，由此，将第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2加热至相同的温度。由此，可简化传感器电路部23A的电路结构。

图11是第三实施方式的变形例的气体传感器3B的电路图。

图11所示的变形例的气体传感器3B在对传感器电路部23B追加有分流电阻R3的这一点上，与图10所示的气体传感器3A不同。其它的基本结构与图10所示的气体传感器3A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

分流电阻R3相对于第二加热器电阻MH2并联连接。由此，流通于第一加热器电阻MH1的电流流通于并联连接的第二加热器电阻MH2及分流电阻R3，因此，根据第二加热器电阻MH2和分流电阻R3的电阻比，流通于第二加热器电阻MH2的电流减少。例如，在第二加热器电阻MH2和分流电阻R3的电阻值相同的情况下，流通于第二加热器电阻MH2的电流减少至一半，第二加热器电阻MH2的发热量成为第一加热器电阻MH1的发热量的一半。其结果，能够将第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2加热至互不相同的温度，因此，适用于热传导式的气体传感器。

＜第四实施方式＞

图12是本发明的第四实施方式的气体传感器4A的电路图。

如图12所示，本发明的第四实施方式的气体传感器4A由反馈电路部11和传感器电路部24A构成。反馈电路部11及传感器电路部24A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

本实施方式中，代替基准电阻R2，而设置第三热敏电阻Rd3，并且在第一放大器电路A1的输出端子与地面之间，第一加热器电阻MH1、第三加热器电阻MH3、第二加热器电阻MH2依次串联连接。因此，向第一～第三加热器电阻MH1～MH3必然流通相同的电流，第一～第三热敏电阻Rd1～Rd3必然被加热至相同的温度。本实施方式中，连接第一加热器电阻MH1和第三加热器电阻MH3的配线相当于电流调整电路C。

第三传感器元件S3与第一传感器元件S1一样为参考元件，以电阻值不根据测定对象气体而变化或几乎没有变化的方式构成。例如，在气体传感器2A为接触燃烧式的气体传感器的情况下，向第二热敏电阻Rd2中添加促进CO气体等测定对象气体的燃烧的催化剂，另一方面，只要不向第一及第三热敏电阻Rd1、Rd3添加这种催化剂即可。

本实施方式中，不使用第二及第三放大器电路A2、A3等进行电压控制，而将流通于第一加热器电阻MH1的电流直接流通于第二及第三加热器电阻MH2、MH3，由此，将第一～第三热敏电阻Rd1～Rd3加热至相同的温度，因此，可进一步简化电路结构。

图13是第四实施方式的变形例的气体传感器4B的电路图。

图13所示的变形例的气体传感器4B在对传感器电路部24B追加有分流电阻R3的这一点上，与图12所示的气体传感器4A不同。其它的基本结构与图12所示的气体传感器4A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图13所示的变形例的气体传感器4B与图11所示的气体传感器3B一样，相对于第二加热器电阻MH2并联连接分流电阻R3，因此，流通于第二加热器电阻MH2的电流减少。由此，能够将第一及第三热敏电阻Rd1、Rd3和第二热敏电阻Rd2加热至互不相同的温度，因此，适用于热传导式的气体传感器。

＜第五实施方式＞

图14是本发明的第五实施方式的气体传感器5A的电路图。

如图14所示，本发明的第五实施方式的气体传感器5A由反馈电路部11、传感器电路部25A及电流镜电路CM1构成。反馈电路部11及传感器电路部25A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。传感器电路部25A具有与图10所示的传感器电路部23A相同的电路结构。另外，本实施方式中，向第一放大器电路A1的反转输入端子(-)输入内部电位V0，向非反转输入端子(+)输入基准电位Vref。但是，在代替第一热敏电阻Rd1而使用具有正的电阻温度系数的材料的情况下，只要向第一放大器电路A1的反转输入端子(-)输入基准电位Vref，向非反转输入端子(+)输入内部电位V0即可。以后的实施方式也一样。

电流镜电路CM1是相当于电流调整电路C的部分，具有P沟道型MOS晶体管Q1、Q2。晶体管Q1相对于第一加热器电阻MH1串联连接，晶体管Q2相对于第二加热器电阻MH2串联连接。而且，向晶体管Q1、Q2的栅电极共同供给第一放大器电路A1的输出。由此，如果晶体管Q1、Q2的尺寸比为1：1，则在晶体管Q1、Q2流通相同的电流，因此，在第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2也流通相同的电流。

本实施方式如示例，也可使用电流镜电路CM1，向第一加热器电阻MH1和第二加热器电阻MH2流通相同的电流。另外，如果将晶体管Q1、Q2的尺寸比设为任意的比率，则可将流通于晶体管Q1、Q2的电流设为任意的比率。

图15是第五实施方式的变形例的气体传感器5B的电路图。

图15所示的变形例的气体传感器5B在对传感器电路部25B追加分流电阻R3的这一点上，与图14所示的气体传感器5A不同。其它的基本结构与图14所示的气体传感器5A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图15所示的变形例的气体传感器4B与图11所示的气体传感器3B一样，相对于第二加热器电阻MH2并联连接分流电阻R3，因此，流通于第二加热器电阻MH2的电流减少。由此，能够将第一热敏电阻Rd1和第二热敏电阻Rd2加热至互不相同的温度，因此，适用于热传导式的气体传感器。因此，即使晶体管Q1、Q2的尺寸比为1：1，通过添加分流电阻R3，也可将第一加热器电阻MH1和流通于第二加热器电阻MH2的电流设为任意的比率。

＜第六实施方式＞

图16是本发明的第六实施方式的气体传感器6A的电路图。

如图16所示，本发明的第六实施方式的气体传感器6A由反馈电路部11、传感器电路部26A及电流镜电路CM2构成。反馈电路部11及传感器电路部26A分别与图1所示的反馈电路部10及传感器电路部20对应，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。传感器电路部26A具有与图12所示的传感器电路部24A相同的电路结构。

电流镜电路CM2是相当于电流调整电路C的部分，具有相对于图14所示的电流镜电路CM1追加了P沟道型MOS晶体管Q3的结构。晶体管Q3相对于第三加热器电阻MH3串联连接。而且，向晶体管Q1～Q3的栅电极共同供给第一放大器电路A1的输出。由此，如果晶体管Q1、Q2、Q3的尺寸比为1：1：1，则在晶体管Q1～Q3流通相同的电流，因此，也在第一～第三加热器电阻MH1～MH3流通相同的电流。

这样，也可使用电流镜电路CM2，向第一～第三加热器电阻MH1～MH3流通相同的电流。另外，如果将晶体管Q1、Q2、Q3的尺寸比设为任意的比率，则可将流通于晶体管Q1、Q2、Q3的电流设为任意的比率。

图17是第六实施方式的变形例的气体传感器6B的电路图。

图17所示的变形例的气体传感器6B在对传感器电路部26B追加有分流电阻R3的这一点上，与图16所示的气体传感器6A不同。其它的基本结构与图16所示的气体传感器6A相同，因此，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图17所示的变形例的气体传感器6B与图11所示的气体传感器3B一样，相对于第二加热器电阻MH2并联连接分流电阻R3，因此，流通于第二加热器电阻MH2的电流减少。由此，能够将第一及第三热敏电阻Rd1、Rd3和第二热敏电阻Rd2加热至互不相同的温度，因此，适用于热传导式的气体传感器。因此，即使晶体管Q1、Q2、Q3的尺寸比为1：1：1，通过添加分流电阻R3，也可将流通于第一及第三加热器电阻MH1、MH3和第二加热器电阻MH2的电流设为任意的比率。

以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，可在不脱离本发明主旨的范围进行各种变更，当然这些也包含于本发明的范围内。

符号说明

1、1A～6A、1B～6B气体传感器

10、11反馈电路部

20、21A～26A、21B～26B传感器电路部

31、41基板

31a、41a腔室

32、33、42、43绝缘膜

34、44加热器保护膜

35、45热敏电阻电极

36、46热敏电阻保护膜

37a～37d、47a～47d电极焊盘

51陶瓷封装

52盖

53通风口

54封装电极

55接合线

56外部端子

A1第一放大器电路

A2第二放大器电路

A3第三放大器电路

Aout输出放大器

C电流调整电路

CM1、CM2电流镜电路

CV恒压源

MH1第一加热器电阻

MH2第二加热器电阻

MH3第三加热器电阻

Q1～Q3晶体管

R1、R2基准电阻

R3分流电阻

Rd1第一热敏电阻

Rd2第二热敏电阻

Rd3第三热敏电阻

S1第一传感器元件

S2第二传感器元件

S3第三传感器元件

TD1第一测温体

TD2第二测温体