Brevet FR2775521A1 — publié le 19990903

La présente invention concerne un agencement de dé- tecteur de gaz comprenant une couche, sur laquelle une tension dépendant du gradient d'oxygène est mesurable, et une paire constituée d'une première électrode, disposée sur la première face de la couche, et une deuxième élec- trode disposée sur la seconde face de la couche. L'invention concerne également un filtre à oxygène sélec- tif comprenant une couche, sur laquelle une tension dé- pendant du gradient d'oxygène peut être mesurée, et une paire constituée d'une première électrode, disposée sur la première face de la couche, et une deuxième électrode disposée en regard de la seconde face de la couche. Des détecteurs de gaz servant à la mesure d'oxygène sont souvent utilisés dans des conditions défavorables, par exemple pour la mesure des gaz d'échappement. Il con- vient alors par exemple de déterminer si le mélange air- carburant envoyé à un moteur à combustion interne con- tient trop d'oxygène ou trop peu. Pour qu'il soit possi- ble de réagir rapidement à un changement de charge, les mesures doivent s'effectuer rapidement. Une possibilité pour caractériser le mélange de car- burant consiste à mesurer la teneur résiduelle en oxygène dans le mélange des gaz d'échappement. On connaît à cet effet des sondes constituées d'un corps en dioxyde de zirconium, imperméable aux gaz et en forme de gobelet, qui est pourvu intérieurement et extérieurement d'une mince couche de platine. Une partie des sondes connues est en communication avec l'air extérieur et l'autre par- tie est balayée par les gaz d'échappement du moteur pas- sant autour d'elles. La matière céramique est conductrice pour les ions oxygène à environ 300 C. Si la proportion d'oxygène sur les deux côtés du détecteur connu a une va- leur différente, il se présente une tension électrique qui constitue une mesure pour la teneur résiduelle en oxygène et peut être relevée par des conducteurs fixés sur les couches de platine servant d'électrodes. Il est en outre connu de pourvoir des capteurs d'oxygène d'une couche de titanate de strontium. DE 42 03 522 Cl propose dans ce cas un agencement de détecteur d'oxygène à base d'oxydes métalliques semiconducteurs dont la conductibilité dépend à une température accrue de la pression partielle d'oxygène, cet agencement de détec- teur comportant deux capteurs individuels à oxydes métal- liques qui manifestent, dans le domaine de mesure envisa- gé, une dépendance différente de la conductibilité vis-à- vis de la pression partielle d'oxygène, mais en revanche, une même dépendance de la conductibilité vis-à-vis de la température, que fait largement ressortir d'une manière appropriée le quotient formé sur les signaux de conducti- bilité des deux détecteurs. Toutefois, dans de tels détecteurs, un problème est posé par la sensibilité croisée sur des composants gazeux toujours présents dans des gaz d'échappement de combus- tion, tels que CO, H2 ou des hydrocarbures non brûlés ou seulement partiellement oxydés, dioxyde de soufre, etc., qui provoquent des sensibilités croisées ou attaquent chimiquement le détecteur. Pour réduire de telles sensi- bilités croisées, il a été proposé de prévoir, par-dessus la couche de titanate de strontium sensible à l'oxygène, une couche de recouvrement en oxyde métallique présentant une conductibilité ionique assez élevée au moins à une température de fonctionnement. Cette couche de recouvre- ment joue le rôle de filtre sélectif qui ne laisse prati- quement passer que l'oxygène ou, en tout état de cause, le laisse passer d'une manière largement prépondérante. On suppose que cela est dû au mécanisme suivant: la con- ductibilité ionique élevée signifie qu'également l'oxygène déjà existant dans le réseau cristallin d'oxyde métallique, plus précisément les lacunes de ce réseau, sont très mobiles, donc possèdent une mobilité élevée. Lorsqu'à partir de la phase gazeuse d'un mélange gazeux, de l'oxygène est adsorbé à la surface de la couche de re- couvrement, il peut aussi, après dissociation de la molé- cule d'oxygène, pénétrer facilement à l'intérieur du cristal. Cela produit, à partir de la surface, une dimi- nution de concentration en oxygène, c'est-à-dire un gra- dient d'oxygène. Lorsqu'on cherche à compenser ce gra- dient d'oxygène, l'oxygène migre à travers la couche d'oxyde métallique, ce qui a notamment lieu par recombi- naison de l'oxygène adsorbé avec les lacunes d'oxygène du réseau cristallin, à la suite de quoi il se forme dans le réseau un gradient de lacunes d'oxygène. La conductibili- té ionique élevée de l'oxyde métallique, qui rend habi- tuellement cet oxyde métallique semiconducteur, au moins à des températures élevées de fonctionnement, s'accompagne donc d'une perméabilité élevée pour l'oxygène. Le mécanisme supposé du transport d'oxygène n'entre pratiquement pas en ligne de compte pour d'autres gaz, ce qui explique pourquoi la couche de recouvrement joue le rôle de filtre sélectif pour l'oxygène. Toutefois, le transport d'oxygène assure la struc- ture d'une charge d'espace, étant donné que, sous la forme d'ions ou en tant que lacunes d'oxygène, l'oxygène s'accumule, après migration à travers le réseau de la couche de recouvrement, sur une face de la couche, peut- être en raison d'une diminution de concentration entre la face extérieure et la face intérieure de la couche de re- couvrement. Il s'établit un potentiel qui, sous l'effet des forces de champ électro-statique, s'oppose à la pour- suite du transport des ions oxygène, étant donné que ce- lui-ci entraînerait une croissance supplémentaire du po- tentiel. Dans une demande de brevet déposée mais non encore publiée, il a été proposé de disposer, sur les deux faces de la couche de recouvrement, des électrodes soit qui peuvent être mises en court- circuit, afin d'éviter l'établissement du potentiel de tension, soit à l'aide desquelles un courant de pompage à travers la couche de recouvrement peut être prévu, afin de favoriser active- ment le transport d'oxygène. A cet effet, il est prévu, à travers la couche de recouvrement, un courant qui s'oppose au gradient d'oxygène et le réduit en le rappro- chant le plus possible de zéro. Il est évident que, dans le présent document, l'expression "gradient d'oxygène" peut désigner aussi bien un gradient de la concentration de l'oxygène qu'un gradient de la concentration des lacu- nes d'oxygène. Si la concentration d'oxygène sur la face intérieure et la face extérieure de la couche de recouvrement sont égales, si donc le gradient est réduit à zéro, il se pré- sente sur la zone sensible à l'oxygène, c'est-à-dire le détecteur en titanate de strontium, la concentration d'oxygène qui est également présente sur la face exté- rieure de la couche de recouvrement. Pour permettre des mesures non faussées, on doit avoir l'assurance que le gradient d'oxygène est le plus voisin possible de zéro et est de préférence identiquement égal à zéro. En outre, lorsqu'un courant de pompage est prévu, le réglage du gradient d'oxygène à zéro doit avoir lieu le plus rapide- ment possible, afin d'améliorer le temps de réponse du détecteur. La présente invention vise à rendre disponible quel- que chose de nouveau pour l'application industrielle et notamment de fournir un détecteur de gaz amélioré, réa- gissant rapidement et à précision assez élevée, qui soit utilisable même dans des conditions défavorables. A cet effet, l'invention a pour objet un agencement de détecteur de gaz, du type générique défini en intro- duction, caractérisé par une troisième électrode séparée de la paire d'électrodes et disposée sur la première face de la couche, afin notamment de mesurer une tension à travers la couche, entre la deuxième et la troisième électrodes, et de prévoir, en réponse à la tension mesu- rée, un passage de courant entre la première et la deuxième électrodes. Dans le même but, l'invention a aussi pour objet un filtre à oxygène sélectif, du type générique défini en introduction, caractérisé par une troisième électrode sé- parée de la paire d'électrodes et disposée sur la pre- mière face de la couche, afin de mesurer une tension en- tre la deuxième et la troisième électrodes, et de pré- voir, en réponse à la tension mesurée, un passage de cou- rant entre la première et la deuxième électrodes. L'agencement de détecteur de gaz peut aussi présen- ter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la couche est perméable à l'oxygène, de préférence perméable à l'oxygène d'une manière sélective, - la couche comprend un électrolyte solide et est notamment formée d'un oxyde métallique possédant une con- ductibilité ionique élevée au moins à une température de fonctionnement, la couche est constituée d'oxyde de zirconium, ZrO2, de préférence dopé à l'yttrium, ou d'oxyde de cé- rium, CeO2, de préférence dopé au gadolinium, - la couche est formée de façon que la tension, me- surable et dépendant du gradient d'oxygène, est d'une ma- nière générale proportionnelle à la différence de la pression partielle d'oxygène sur l'une des faces de la couche, se présentant sous la forme de son logarithme, et de la pression partielle d'oxygène sur l'autre face de la couche, se présentant sous forme de son logarithme, - il est prévu au moins une zone sensible à l'oxygène qui est différente de la couche, - la zone sensible à l'oxygène qui est différente de la couche est séparée, au moyen de la couche, du contact direct par rapport au mélange de gaz à mesurer, - la couche est disposée, en tant que filtre à oxy- gène sélectif, au-dessus, autour ou sur la zone sensible à l'oxygène, - la zone sensible à l'oxygène qui est différente de la couche comprend une couche de titanate de strontium, notamment dopée, et de préférence deux couches en tita- nate de strontium, SrTiO3, dopées de manières différentes en vue de la compensation mutuelle de température, - les paramètres géométriques de la paire d'électrodes sont choisis de façon qu'un courant passant de l'une à l'autre à travers la couche provoque une pola- risation de la couche qui en tout état de cause est fai- ble, - il est prévu une résistance accrue de la troisième électrode vers la première et/ou la deuxième, tandis qu'il est prévu un dopage localisé de la couche, notam- ment dans la zone entourant la troisième électrode, en vue de réduire la conductibilité électrique spécifique de la couche, - la couche est formée d'oxyde de zirconium et est dopée, dans la zone entourant la troisième électrode, au moyen d'un cation à plus haute valence en comparaison des ions Zr4+, notamment de Ta et/ou de Nb, - la première et la troisième électrodes sont dispo- sées du côté du mélange gazeux à examiner et la deuxième électrode est séparée, au moyen de la couche, du mélange gazeux à examiner, - il est prévu une source de courant réglable reliée à la première et la deuxième électrodes, en vue de pré- voir un courant réduisant, de préférence à zéro, le gra- dient d'oxygène d'un côté à l'autre de la couche, - il est prévu un dispositif de mesure de tension dont les entrées de mesure sont reliées à la deuxième et la troisième électrodes et qui comporte une sortie de si- gnaux reliée à l'entrée de réglage de la source de cou- rant. Le filtre à oxygène sélectif conforme à l'invention peut aussi présenter l'une des particularités suivantes: - la couche comprend un électrolyte solide et est notamment formée d'un oxyde métallique possédant une con- ductibilité ionique élevée au moins à une température de fonctionnement, tandis que la couche est constituée d'oxyde de zirconium, ZrO2, de préférence dopé à l'yttrium, de sorte que la tension, mesurable et dépen- dant du gradient d'oxygène, est d'une manière générale proportionnelle à la différence de la pression partielle d'oxygène sur l'une des faces de la couche, se présentant sous la forme de son logarithme, et de la pression par- tielle d'oxygène sur l'autre face de la couche, se pré- sentant sous forme de son logarithme, - la couche est dopée dans la zone entourant la troisième électrode, en vue de réduire la conductibilité électrique spécifique de la couche, dans le but d'augmenter la résistance de la troisième électrode à la première et/ou à la deuxième. Il est donc proposé de prévoir au moins une autre électrode au moyen de laquelle une tension à travers la couche, dépendant du gradient d'oxygène, est mesurable indépendamment d'un courant de pompage traversant la cou- che. Cela permet de concevoir et disposer les différentes électrodes d'une manière optimale pour leurs fonctions respectives. C'est ainsi que la troisième électrode peut être disposée de façon à posséder une capacité vis-à-vis de l'autre électrode de mesure de tension qui n'a qu'une faible valeur, tandis que les électrodes de la paire d'électrodes peuvent être conformées pour un courant de pompage à travers la couche qui est homogène et le plus uniforme possible. La couche joue de préférence le rôle d'un filtre sé- lectif pour l'oxygène, en pouvant être choisie à cet ef- fet sous forme d'un électrolyte solide perméable à l'oxygène, notamment en un oxyde métallique à conductibi- lité ionique élevée, comme le dioxyde de zirconium ou l'oxyde de cérium. Dans un tel cas, la tension à travers la couche obéit d'une manière générale à l'équation de Nernst, donc présente la forme: Uner, = (kT/4e ln[p' (02)/p' '(02)] dans laquelle Unerst = tension de Nernst k = constante de Bolzmann T = température absolue e = charge élémentaire p' (02) = pression partielle d'oxygène sur une face de la couche p'' (02) = pression partielle d'oxygène sur l'autre face de la couche et le facteur 4 provient de la dissociation de la molécule d'oxygène et de sa double ionisation dans la couche. La couche permet habituellement de séparer complète- ment du mélange gazeux à examiner une zone dans laquelle un semiconducteur sensible à l'oxygène ou analogue est disposé, en vue de mesurer la concentration d'oxygène dans la zone délimitée. Si, du fait de l'application d'un courant de pompage à la couche perméable à l'oxygène, il est dosé suffisamment d'oxygène à travers la couche pour que le gradient d'oxygène soit nul, la même concentration se présente à l'intérieur et à l'extérieur; si on le souhaite il est déjà possible de corriger au préalable la valeur d'oxygène mesurée à l'aide de la zone sensible à l'oxygène, en se servant de la tension de Nernst qui chute à travers la couche. Les paramètres géométriques de la paire d'électrodes sont de préférence choisis de façon qu'en tout état de cause, la couche soit faiblement polarisée. Cela s'obtient dans le cas d'un passage de courant largement homogène. Dans le cas contraire, la polarisation, qui dépend du courant électrique appliqué, des paramètres géométriques et de la morphologie des électrodes de la chaîne d'électrolyte solide, pourrait entraîner une ré- duction de la vitesse de passage de l'oxygène transporté et/ou fausser la mesure de la tension qui dépend du gra- dient d'oxygène. Dans la zone entourant la troisième électrode, laquelle est utilisée pour la mesure de tension, on peut envisager de prévoir une résistance accrue. On évite ain- si aussi un passage important de courant par la troisième électrode si, en tant qu'électrode de référence, on uti- lise la deuxième électrode, située du côté opposé de la couche, qui est reliée à une source de courant de basse impédance. Etant donné que, pour la mesure de tension, il ne doit passer qu'un très faible courant de mesure, le- quel dépend de la résistance intérieure du circuit de me- sure de tension utilisé, la mesure de tension n'est pra- tiquement pas influencée par la résistance accrue prévue autour de la troisième électrode, bien que le passage de courant parasite soit largement supprimé. L'invention est décrite ci-après, uniquement à titre d'exemple, en regard des dessins. Sur ceux-ci, on voit: à la figure 1, un agencement de détecteur de gaz conforme à la présente invention et, à la figure 2, un circuit équivalent pour un agence- ment de détecteur de gaz de la présente invention. Conformément à la figure 1, un agencement de détec- teur de gaz, désigné dans son ensemble par 1, comprend une couche 2 en forme de gobelet et, disposé dans celle- ci, un détecteur de gaz proprement dit 3, c'est-à-dire une sonde de gaz 3. La couche 2 est constituée d'un électrolyte solide perméable à l'oxygène d'une manière sélective. Un gra- dient d'oxygène d'un côté à l'autre de la couche 2 assure une tension à travers cette couche 2. Extérieurement, la couche 2 porte une électrode 4, en platine ou en une autre matière supportant des tempé- ratures élevées et bonne conductrice, qui fait tout le tour en laissant le sommet libre. Une borne 4a est prévue sur cette électrode 4. L'intérieur de gobelet 5 de la couche 2 en forme de gobelet est revêtue d'une seconde couche de platine, en tant que deuxième électrode 6, si- tuée à l'opposé de l'électrode 4 et s'étendant d'une ma- nière continue jusqu'au fond du gobelet. Une borne 6a, qui mène à un conducteur extérieur, est prévue sur la deuxième électrode 6, à l'intérieur 5 du gobelet. Pour accroître la conductibilité ionique de la cou- che 2, celle-ci est dopée, au moins dans les zones si- tuées entre la première électrode 4 et la deuxième élec- trode 6. Si la couche est réalisée en dioxyde de zirco- nium, ZrO2, on utilise de préférence de l'yttrium pour le dopage. Lorsqu'on utilise une couche en oxyde de cérium, on dope de préférence au gadolinium. Une troisième électrode 7, comportant une borne 7a, est prévue sur le sommet extérieur du gobelet, cette troisième électrode 7 ne présentant aucun contact élec- trique direct avec la première électrode 4. Dans la zone entourant cette troisième électrode 7, il est prévu, dans la couche 2, une zone 2a qui est dopée afin d'abaisser la conductibilité à cet endroit. A cet effet, il est possi- ble de prévoir d'abord la structure de couche complète avec un dopage homogène servant à accroître la conducti- bilité, puis d'appliquer d'une manière calculée, sur le sommet du gobelet, un autre dopage servant à réduire la conductibilité. Le détecteur de gaz 3 proprement dit est prévu à l'intérieur 5 du volume de gobelet entouré par la couche 2, ce détecteur comportant par exemple, comme détecteur d'oxygène, des couches de titanate de strontium sensibles à l'oxygène dont les conductibilités varient avec la te- neur en oxygène d'une atmosphère gazeuse les entourant. D'une manière habituelle, le détecteur de gaz 3 propre- ment dit est disposé sur un support 3a avec une structure de chauffage, des capteurs de température et analogues. Du côté opposé au fond du gobelet, le détecteur de gaz 3 proprement dit est rendu solidaire de la couche 2 en forme de gobelet d'une manière étanche aux gaz, comme in- diqué par une plaque de fermeture étanche 8. L'agencement de détecteur de gaz 1 est placé dans un conduit de gaz d'échappement 9 ou analogue. Il est évident que les éléments de chauffage peuvent par exemple être réalisés au moyen de structures de chauffage ou analogues appliquées sur la couche ou que le détecteur peut être porté à la température de fonction- nement nécessaire au moyen des gaz d'échappement chauds dans le conduit de gaz d'échappement ou de combustion 9. La figure 2 représente l'agencement 10 de connexion des électrodes 4, 6 et 7 placées sur la couche 2. L'électrode 7 située au sommet du gobelet est reliée par la borne 7a à la première entrée de mesure lla d'un dis- positif de mesure de tension 11 à basse impédance dont la seconde entrée de mesure llb est reliée par la borne 6a à l'électrode 6 située sur la face intérieure de la couche 2 en forme de gobelet. La borne 6a de l'électrode 6 est en outre reliée à une sortie de courant 12a d'une source de courant 12 réglable dont la seconde sortie de courant 12b est reliée à la borne 4a de l'électrode 4. La source de courant 12 réglable comporte une sortie de réglage 12c qui reçoit un signal de courant de consigne en provenance du dispositif de mesure de tension 11 en réponse à une tension à travers la couche 2, qui est mesurée entre les électrodes 6 et 7. Cette tension est due à un gradient d'oxygène d'un côté à l'autre de la couche 2. Le signal de courant de consigne présent sur l'entrée de réglage 12c dépend ainsi d'un gradient d'oxygène entre la face extérieure de la couche et sa face intérieure. Avec cette connexion, il se présente, à travers la couche, les résistances et les capacités suivantes entre les électrodes: résistance R(7,4) et capacité C(7,4) en- tre l'électrode 7 et l'électrode 4; résistance R(4,6) et capacité C(4,6) entre les électrodes 4 et 6; et résis- tance R(7,6) et capacité C(7,6) entre 1 'électrode 7 et l'électrode 6. Le détecteur de gaz fonctionne de la manière sui- vante: Après mise en place et raccordement aux dispositifs de mesure et de régulation, on porte le détecteur de gaz 3 proprement dit et la couche 2 à la température de fonc- tionnement nécessaire. Si, au début du fonctionnement, des concentrations identiques d'oxygène sont présentes sur la face inté- rieure et la face extérieure de la couche, la tension me- surée par le dispositif de mesure de tension 11 est nulle, le courant de pompage conseillé en fonction de cette tension entre l'électrode 4 et l'électrode 6, le- quel est fourni au moyen de la source de courant 12, vaut donc également zéro. Si le processus de combustion est alors lancé, la concentration d'oxygène dans le conduit de gaz d'échappement 9 diminue, alors qu'elle reste d'abord pra- tiquement constante à l'intérieur de la couche 2 en forme de gobelet et donc sur la zone sensible à l'oxygène du détecteur de gaz 3 proprement dit. L'existence d'un gra- dient d'oxygène d'un côté à l'autre de la couche 2 assure la présence d'une tension à travers cette couche 2 qui est relevée au moyen des électrodes 6 et 7 et est fournie en tant que signal d'entrée au dispositif de mesure de tension 11. Ce dispositif 11 envoie alors un signal de courant de consigne à l'entrée de courant de consigne 12c de la source de courant 12 réglable, à la suite de quoi celle-ci fournit un courant de pompage passant par l'électrode 4, la couche 2 et l'électrode 6, de façon telle que de l'oxygène soit extrait d'une manière dosée de l'intérieur du gobelet et parvienne dans le conduit de gaz d'échappement 9. Cela se poursuit jusqu'à ce que la tension entre les électrodes 7 et 6 ait été réduite à zé- ro. A cet instant, un courant de consigne nul est con- seillé par le dispositif de mesure de tension 11 à la source de courant 12, sur son entrée de courant de consi- gne 12c. Ceci est le cas lorsque des concentrations iden- tiques d'oxygène sont présentes dans le conduit de gaz d'échappement 9 et à l'intérieur 5 du gobelet. Ainsi, la concentration en oxygène se présentant sur la zone sensi- ble à l'oxygène du détecteur de gaz 3 proprement dit, qui est maintenant mesurée, correspond à la concentration dans le conduit de gaz d'échappement 9. Lors de la mesure au moyen de la zone sensible à l'oxygène de la sonde de gaz proprement dite, il n'y a pas à craindre de sensibi- lité croisée avec d'autres composants gazeux contenus dans les gaz d'échappement, tels que monoxyde de carbone, hydrocarbures partiellement oxydés, hydrogène, dioxyde de soufre, oxydes d'azote, etc., étant donné que la couche 2 joue le rôle de filtre d'oxygène sélectif. Les pressions partielles d'oxygène sur la face inté- rieure et la face extérieure de la couche sont dans ce cas constamment identiques si la tension à travers la couche est nulle, indépendamment de la température, comme le montre immédiatement la formule présentée dans l'introduction à la description. L'établissement de cet état a lieu d'une manière rapide et précise, de sorte que des mesures sont possibles avec une résolution élevée. * Du fait du dopage de la couche 2, la résistance R(4,6) entre les électrodes de pompage est faible. En même temps, du fait du dopage localisé réalisé volontai- rement dans la zone entourant l'électrode 7, la résis- tance R(7,4) entre la troisième électrode (de mesure) et la première électrode (de pompage) est grande, ce qui ré- duit des courants parasites qui entraîneraient des va- leurs de mesure faussées sur le dispositif de mesure de tension 11; de même, la résistance R(7,6) entre l'électrode 7 et la deuxième électrode 6 a une valeur telle que la mesure de tension n'est influencée que d'une manière pratiquement négligeable par des perturbations. Les paramètres géométriques des électrodes sont choisis de façon telle qu'également du fait des capacités C(6,7) et C(7,4), aucun signal n'est introduit dans la mesure de tension, même lorsque le courant de pompage est prévu d'une manière pulsée ou fait l'objet d'un réglage après-coup rapide. Des électrodes 4 et 6 de grande sur- face rendent en outre possible un courant total élevé, sans produire une densité de courant croissant au-delà des valeurs nominales. Les paramètres géométriques dé- crits conviennent pour fournir une densité de courant élevée, sans polarisation de la couche. Ainsi, la faible résistance R(4,6) rend possible l'établissement très ra- pide d'un équilibre d'oxygène entre la face intérieure et la face extérieure de la couche. En outre, si on le désire, une correction est égale- ment effectuée sur les résistances de mesure R(7,4), C(7,4), R(7,6) et C(7,6) qui se mesurent ou se calculent sans difficulté. Ainsi, les influences parasites peuvent être évitées dans une large mesure au moyen du courant réglé provenant de la source de courant 12. Bien que la sonde 3 proprement dite, comportant les couches de titanate de strontium, ait été représentée et décrite comme séparée de la couche 2, il est possible sans difficulté d'agencer les deux en commun sur un subs- trat et directement l'une au-dessus de l'autre. REVENDICATIONS 1. Agencement de détecteur de gaz comprenant une couche (2), sur laquelle une tension dépendant du gra- dient d'oxygène peut être mesurée, et une paire consti- tuée d'une première électrode (4), disposée sur la pre- mière face de la couche (2), et une deuxième électrode (6) disposée sur la seconde face de la couche (2), carac- térisé par une troisième électrode (7) séparée de la paire d'électrodes (4, 6) et disposée sur la première face de la couche (2), afin notamment de mesurer une ten- sion à travers la couche, entre la deuxième et la troi- sième électrodes (6, 7), et de prévoir, en réponse à la tension mesurée, un passage de courant entre la première et la deuxième électrodes (4, 6). 2. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) est perméable à l'oxygène, de préférence perméa- ble à l'oxygène d'une manière sélective. 3. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) comprend un électrolyte solide et est notamment formée d'un oxyde métallique possédant une conductibilité ionique élevée au moins à une température de fonctionne- ment. 4. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) est constituée d'oxyde de zirconium, ZrO2, de préférence dopé à l'yttrium, ou d'oxyde de cérium, CeO2, de préférence dopé au gadolinium. 5. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) est formée de façon que la tension, mesurable et dépendant du gradient d'oxygène, est d'une manière géné- rale proportionnelle à la différence de la pression par- tielle d'oxygène sur l'une des faces de la couche (2), se présentant sous la forme de son logarithme, et de la pression partielle d'oxygène sur l'autre face de la cou- che (2), se presentant sous forme de son logarithme. 6. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par au moins une zone sensible à l'oxygène (2a) qui est différente de la couche (2). 7. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone sensible à l'oxygène (2a) qui est différente de la couche (2) est séparée, au moyen de la couche (2), du contact direct avec le mélange de gaz à mesurer. 8. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) est disposée, en tant que filtre à oxygène sélec- tif, au-dessus, autour ou sur la zone sensible à l'oxygène. 9. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la zone sen- sible à l'oxygène (2a) qui est différente de la couche (2) comprend une couche de titanate de strontium, notam- ment dopée, et de préférence deux couches en titanate de strontium, SrTiO3, dopées de manières différentes en vue de la compensation mutuelle de température. 10. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pa- ramètres géométriques de la paire d'électrodes (4, 6) sont choisis de façon qu'un courant passant de l'une à l'autre à travers la couche (2) provoque une polarisation de la couche (2) qui en tout état de cause est faible. 11. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé parune résistance accrue de la troisième électrode (7) vers la première (4) et/ou la deuxième (6), tandis qu'il est prévu un dopage localisé de la couche (2), notamment dans la zone entou- rant la troisième électrode (7), en vue de réduire la conductibilité électrique spécifique de la couche. 12. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cou- che (2) est formée d'oxyde de zirconium et est dopée, dans la zone entourant la troisième électrode (7), au moyen d'un cation à plus haute valence en comparaison des ions Zr4*, notamment de Ta et/ou de Nb. 13. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pre- mière et la troisième électrodes (4, 7) sont disposées du côté du mélange gazeux à examiner et la deuxième élec- trode (6) est séparée, au moyen de la couche (2), du mé- lange gazeux à examiner. 14. Agencement de détecteur de gaz suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par une source de courant (12) réglable reliée à la première et la deuxième électrodes (4, 6), en vue de prévoir un courant rédui- sant, de préférence à zéro, le gradient d'oxygène d'un côté à l'autre de la couche (2). 15. Agencement de détecteur de gaz suivant la reven- dication 14, caractérisé par un dispositif de mesure de tension (11) dont les entrées de mesure sont reliées à la deuxième et la troisième électrodes (6, 7) et qui com- porte une sortie de signaux reliée à l'entrée de réglage (12c) de la source de courant (12). 16. Filtre à oxygène sélectif comprenant une couche (2), sur laquelle une tension dépendant du gradient d'oxygène est mesurable, et une paire constituée d'une première électrode (4), disposée sur la première face de la couche (2), et une deuxième électrode (6) disposée en regard de la seconde face de la couche, caractérisé par une troisième électrode (7) séparée de la paire d'électrodes (4, 6) et disposée sur la première face de la couche (2), afin de mesurer une tension entre la deuxième et la troisième électrodes (6, 7), et de pré- voir, en réponse à la tension mesurée, un passage de cou- rant entre la première et la deuxième électrodes (4, 6). 17. Filtre à oxygène suivant la revendication 19, caractérisé en ce que la couche (2) comprend un électro- lyte solide et est notamment formée d'un oxyde métallique possédant une conductibilité ionique élevée au moins à une température de fonctionnement, tandis que la couche est constituée d'oxyde de zirconium, ZrO2, de préférence dopé à l'yttrium, de sorte que la tension, mesurable et dépendant du gradient d'oxygène, est d'une manière géné- rale proportionnelle à la différence de la pression par- tielle d'oxygène sur l'une des faces de la couche (2), se présentant sous la forme de son logarithme, et de la pression partielle d'oxygène sur l'autre face de la cou- che (2), se présentant sous forme de son logarithme. 18. Filtre à oxygène suivant la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la couche (2) est dopée dans la zone entourant la troisième électrode (7), en vue de ré- duire la conductibilité électrique spécifique de la cou- che (2), dans le but d'augmenter la résistance de la troisième électrode (7) par rapport à la première (4) et/ou à la deuxième (6).