本發(fā)明涉及汽車尾氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)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(shù)：

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)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(huán)境，其中最典型的一類，就是NOx氣體，它不僅會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧以及酸雨、破壞臭氧層，還會(huì)對(duì)人類的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生副作用，出現(xiàn)脫發(fā)、喉嚨發(fā)炎、視力受損、呼吸系統(tǒng)抵抗力下降等癥狀。因此氮氧化物減排被列為環(huán)境保護(hù)的要求之一。很多的毒理以及流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了NOx的副作用。NO₂以及NO氣體(合稱NOx)目前受到較大的關(guān)注。這種氣體在一些道路特別是高人口密度的居住區(qū)的濃度較高，這就顯得問題更加嚴(yán)重了。研究表明，75％的NOx氣體是由汽車排放產(chǎn)生的，這其中大約一半是由非道路運(yùn)輸?shù)能囕v產(chǎn)生的，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等，同時(shí)這些機(jī)械的壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于道路運(yùn)輸車輛，對(duì)這些機(jī)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(cái)力來降低這種氣體的產(chǎn)生并通過更為嚴(yán)厲的法規(guī)來限制這類氣體的排放。

在汽車行業(yè)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(zhǔn)確的測(cè)定NOx的濃度是首先要解決的問題。

NOx的測(cè)試方法有很多種，如共振電離光譜法、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜法、氣相色譜/質(zhì)譜法、化學(xué)發(fā)光分析等，這些方法可以很精確的測(cè)定NOx的濃度，但是也有很多的缺點(diǎn)，如不能在線測(cè)試，測(cè)試設(shè)備體積龐大等。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致不能應(yīng)用于汽車尾氣的處理。

目前基于氧化鋯基的電化學(xué)電流測(cè)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(cè)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(cè)試電極表面分解成N₂和O₂氣體，通過測(cè)定O₂氣體產(chǎn)生的電流強(qiáng)度，測(cè)試NOx的濃度。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可以在線測(cè)試NOx的濃度，體積小，安裝方便。但是缺點(diǎn)也是很明顯的，這種芯片制備工藝復(fù)雜，有很多的制備步驟，有多達(dá)8個(gè)電極，這些步驟中的任何一步失誤的話都會(huì)導(dǎo)致前功盡棄。如果簡(jiǎn)化NOx傳感器的結(jié)構(gòu)的話，可以提高產(chǎn)品的成品率。

本發(fā)明針對(duì)這種情況提出簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的用于氮氧化物傳感器的新型芯片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、大幅度降低工藝難度、保障測(cè)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于氮氧化物傳感器的新型芯片具有如下構(gòu)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(qū)域和第二區(qū)域，所述的第一基片上設(shè)有一貫穿于所述的第二基片的第一區(qū)域的通孔，所述的第一區(qū)域中以該通孔為軸線設(shè)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(shè)置有第一擴(kuò)散障礙層、第二擴(kuò)散障礙層，所述的第一擴(kuò)散障層與第二擴(kuò)散障層之間的上部設(shè)有第一氧泵電極，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的上部設(shè)有第二氧泵電極，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的下部設(shè)有測(cè)試電極，所述的第二區(qū)域設(shè)置有參比氣體通道，所述的參比氣體通道內(nèi)設(shè)置有參比電極，

所述的第三基片和第四基片之間設(shè)置有加熱體，所述的加熱體的上下表面均設(shè)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(shè)置有外電極。

較佳地，所述的外電極和測(cè)試電極表面均覆蓋有多孔保護(hù)層。

更佳地，所述的外電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)層為多孔氧化鋁層，所述的測(cè)試電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)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(cè)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。

采用了該發(fā)明中的用于氮氧化物傳感器的新型芯片，所有的氧泵電極、測(cè)試電極、以及外電極都集中在第一層基片的正反面，且為同心圓結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝步驟簡(jiǎn)單，可以大幅度的降低工藝難度。并且測(cè)試電極的表面覆蓋保護(hù)層，可以防止燒結(jié)時(shí)氧泵電極中Au的揮發(fā)對(duì)測(cè)試電極的污染，從而保障了測(cè)試電極的催化活性不受影響，只需一次燒結(jié)即可完成，從而簡(jiǎn)化了制作過程降低了制作難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于氮氧化物傳感器的新型芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的用于氮氧化物傳感器的新型芯片中的同心圓結(jié)構(gòu)的俯視圖。

附圖標(biāo)記

1 第一基片

2 第二基片

3 第三基片

4 第四基片

5 加熱體

6 加熱體表面絕緣層

7 第一氧泵電極

8 第二氧泵電極

9 測(cè)試電極

10 多孔氧化鋁層

11 外電極

12 第一擴(kuò)散障層

13 第二擴(kuò)散障層

14 參比電極

15 參比氣體通道

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

本發(fā)明的用于氮氧化物傳感器的新型芯片由第一基片、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(qū)域和第二區(qū)域，所述的第一基片上設(shè)有一貫穿于所述的第二基片的第一區(qū)域的通孔，所述的第一區(qū)域中以該通孔為軸線設(shè)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(shè)置有第一擴(kuò)散障礙層、第二擴(kuò)散障礙層，所述的第一擴(kuò)散障層與第二擴(kuò)散障層之間的上部設(shè)有第一氧泵電極，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的上部設(shè)有第二氧泵電極，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的下部設(shè)有測(cè)試電極，所述的第二區(qū)域設(shè)置有參比氣體通道，所述的參比氣體通道內(nèi)設(shè)置有參比電極，所述的第三基片和第四基片之間設(shè)置有加熱體，所述的加熱體的上下表面均設(shè)有絕緣層。

其中，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；所述的第一基片的外表面的通孔處設(shè)置有外電極；所述的外電極和測(cè)試電極表面均覆蓋有多孔保護(hù)層；所述的外電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)層為多孔氧化鋁層，所述的測(cè)試電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)層為多孔尖晶石層；所述的絕緣層為致密氧化鋁層；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(cè)試電極、參比電極以及外電極均為Pt；所述的基片均為氧化鋯基片。

如圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，芯片由第一基片1、第二基片2、第三基片3、第四基片4依次層疊而成，第二基片2為具有開槽的基片，包括相間隔開的第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述的第一基片1上設(shè)有一貫穿于所述的第二基片的第一區(qū)域的通孔，所述的第一區(qū)域中以該通孔為軸線設(shè)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(shè)置有第一擴(kuò)散障礙層12、第二擴(kuò)散障礙層13，所述的第一擴(kuò)散障層與第二擴(kuò)散障層之間的上部設(shè)有第一氧泵電極7，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的上部設(shè)有第二氧泵電極8，所述的第二擴(kuò)散障層與圓柱形凹槽的槽壁之間的下部設(shè)有測(cè)試電極9，所述的第二區(qū)域設(shè)置有參比氣體通道15，所述的參比氣體通道內(nèi)設(shè)置有參比電極14，所述的第三基片3和第四基片4之間設(shè)置有加熱體5，所述的加熱體的上下表面均設(shè)有絕緣層6。

通孔的直徑為0.01～0.5mm，所述的通孔與汽車尾氣相連通；第一基片的外表面的通孔處設(shè)置有外電極11。外電極和測(cè)試電極表面均覆蓋有多孔保護(hù)層。所述的外電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)層為多孔氧化鋁層10，所述的測(cè)試電極的表面覆蓋的多孔保護(hù)層為多孔尖晶石層。

第一擴(kuò)散障層和第二擴(kuò)散障層之間構(gòu)成第一測(cè)試腔，第二擴(kuò)散障層與凹槽的槽壁之間構(gòu)成第二測(cè)試腔。采用了該發(fā)明中的用于氮氧化物傳感器的新型芯片，所有的氧泵電極、測(cè)試電極、以及外電極都集中在第一層基片的正反面，且為同心圓結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝步驟簡(jiǎn)單，可以大幅度的降低工藝難度。并且測(cè)試電極的表面覆蓋保護(hù)層，可以防止燒結(jié)時(shí)氧泵電極中Au的揮發(fā)對(duì)測(cè)試電極的污染，從而保障了測(cè)試電極的催化活性不受影響，只需一次燒結(jié)即可完成，從而簡(jiǎn)化了制作過程降低了制作難度。

在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。