[发明专利]宽带λ探测器以及宽带λ探测器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带λ探测器。此外本发明还涉及一种宽带λ探测器的制造方法。

背景技术

在文献DE 101 63 942 A1中描述了宽带λ探测器的不同实施方式。宽带λ探测器中的每个具有包括外部的泵电极和内部的泵电极的氧气泵单元和包括能斯特电极和参考电极的能斯特浓缩单元。此外，宽带λ探测器中的每个具有至少一个在其外侧上设置的HC电极，借助于该电极在相应的宽带λ探测器的外部环境中废气的碳氢化合物含量应该是可测量的。为了保护免于废气的侵蚀性的组成部分，该至少一个HC电极设有由氧化锆组成的多孔保护层。

发明内容

本发明涉及一种具有权利要求1的特征的宽带λ探测器以及具有权利要求12的特征的宽带λ探测器的制造方法。

本发明实现了宽带λ探测器，其设计用于氧气压力（或者λ值）和至少一种材料的组合检测。基于按照本发明的宽带λ探测器的有利的多功能性，需要用于检测容积内的材料组分的传感器数量是可减少的。这也降低了在设置需要用于检测容积内的材料组分的传感器时的用工成本。此外借助于按照本发明的宽带λ探测器的有利的多功能性可以节省用于不需要的另外的传感器的成本。

按照本发明的宽带λ探测器的显著优点也在于，至少一个在相应测量空腔中集成的容性传感器装置已经基于其有利的设置而被保护免于在相应的宽带λ探测器的外部环境中存在的侵蚀性环境影响（例如气体、炭黑、灰烬和/或热）。由此该宽带λ探测器在根据现有技术的这些条件下包含需要的保护层。本发明因此也有助于降低多功能宽带λ探测器的成本和及其制造成本。

基于按照本发明的宽带λ探测器在测量空腔中的集成，此外也改善了至少一个容性传感器装置的敏感度。在按照本发明的宽带λ探测器中可以对于以至少一个传感器装置执行的测量利用在测量空腔内正好限定并且相对小的氧气浓度的优点。因为在相应的测量空腔中通常几乎不存在氧气，所以也不必须担心对以至少一个容性传感器装置执行的测量的氧气有关的横向影响。因此显著提高了至少一个容性传感器装置的敏感度。

在一种有利的实施方式中，所述至少一个容性传感器装置包括各一个第一传感器电极、各一个第二传感器电极、各至少一个存在于第一传感器电极与第二传感器电极之间的电介质体。由此，至少一个MIM结构（金属-绝缘体-金属结构、金属-隔离体-金属结构）作为至少一个容性传感器装置集成到宽带λ探测器的测量空腔中。因为MIM结构在测量空腔中可借助于可简单构造的方法步骤构造，所以至少一个容性传感器装置没有显著附加费用的情况下集成到宽带λ探测器的测量空腔中是可实现的。此外至少一个MIM结构可以容易地构造在宽带λ探测器的测量空腔中，而为此宽带λ探测器的更大的实施方案不是必要的。

例如，所述相应的容性传感器装置的至少一个电介质体至少包括氧化硅、氧化铝、氧化铪、氧化钽、氧化锆、氮化硅、氮化硼、碳化硅、硅化钨和/或硅化钽。由此，至少一个电介质体可以选自多个成本有利并且相对经常（特别是在半导体技术中）应用的材料。

优选地，所述相应的容性传感器装置的至少一个电介质体包括至少一种材料，该材料至少在等于宽带λ探测器的运行温度的温度下具有取决于电压的电容率和阻抗。特别是所述相应的容性传感器装置的至少一个电介质体至少包括钽酸钡、钽酸铅锆和/或钽酸钡锶作为所述至少一种材料。代替或者补充于在此列举的材料然而也可以应用其他的至少在运行温度下多孔的材料，特别是其他铁电物质。

在另一有利实施方式中，所述相应的容性传感器装置的朝向测量空腔的第一传感器电极包括至少一种催化有效的材料。这可以改善传感器元件的敏感度。

例如，所述相应的容性传感器装置的朝向测量空腔的第一传感器电极包括金、铂、铝、钯、铼、钌、铱、钛、氮化钛、氮化钽、和/或铑作为所述至少一种催化有效的材料。然而应该指出的是，在此列举的催化有效的材料仅仅应该理解为示例性的。

在另一有利的实施方式中，所述相应的容性传感器装置的由测量空腔指离的第二传感器电极包括至少一种半导体材料。如果可能，相同容性传感器装置的第一传感器电极具有至少一种半导体材料，特别是与第二传感器电极相同的半导体材料。

特别是，所述相应的容性传感器装置的由测量空腔指离的第二传感器电极可以包括硅、锗、砷化镓、磷化铟、碳化硅和/或氮化镓作为所述至少一种半导体材料。在此列举的半导体材料也可以用于第一传感器电极。由此多种成本有利的并且在半导体技术中经常应用的半导体材料可以用于至少一种容性传感器装置的制造。