濕度傳感器不要財富值鄙視要高財富值的（課堂PPT）

1、.120.2 20.2 濕度傳感器濕度傳感器 ( ( Humidity Transducer)Humidity Transducer) 濕度傳感器：把相對濕度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的器件。濕度傳感器：把相對濕度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的器件。感濕特點：感濕特點： 在基片涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝诨扛哺袧癫牧闲纬筛袧衲ぁ？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?，元件的阻抗、介電常數(shù)發(fā)生很大的吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介電常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。變化，從而制成濕敏元件。.2一、濕度傳感器分類一、濕度傳感器分類1、濕度及其表示方法、濕度及其表示方法 表示環(huán)境中水蒸氣含量的物理量。表示

2、環(huán)境中水蒸氣含量的物理量。絕對濕度：氣氛中含水量的絕對值。絕對濕度：氣氛中含水量的絕對值。相對濕度：氣氛中水蒸氣壓與同一溫度下的飽和相對濕度：氣氛中水蒸氣壓與同一溫度下的飽和蒸汽壓之比。蒸汽壓之比。.32、分類、分類根據(jù)工作原理根據(jù)工作原理濕敏電阻器濕敏電阻器 半導體陶瓷濕敏電阻器半導體陶瓷濕敏電阻器 元素材料濕敏電阻器元素材料濕敏電阻器 化合物濕敏電阻器化合物濕敏電阻器 高分子濕敏電阻器高分子濕敏電阻器濕敏電容器濕敏電容器濕敏晶體管濕敏晶體管.4二、濕敏電阻器的工作原理及特性二、濕敏電阻器的工作原理及特性1、金屬氧化物半導體陶瓷濕敏電阻器、金屬氧化物半導體陶瓷濕敏電阻器工作原理：工作原理：

3、水分子具有很強的電子親和力，易于在多水分子具有很強的電子親和力，易于在多孔性半導體陶瓷表面附著，并俘獲電子，在半孔性半導體陶瓷表面附著，并俘獲電子，在半導體陶瓷表面形成空穴積累，導致半導體陶瓷導體陶瓷表面形成空穴積累，導致半導體陶瓷的電阻率降低。的電阻率降低。 晶胞間界水分子的電離。晶胞間界水分子的電離。.5電阻濕度特性電阻濕度特性 半導體陶瓷顯示負感濕特性，隨著濕度的增加半導體陶瓷顯示負感濕特性，隨著濕度的增加，材料的電阻率下降。，材料的電阻率下降。.6濕敏電阻器結(jié)構(gòu)：濕敏電阻器結(jié)構(gòu)：.72、元素材料濕敏電阻器、元素材料濕敏電阻器元素半導體材料或碳元素材料制成的元件。元素半導體材料或碳元素材

4、料制成的元件。碳濕敏電阻器碳濕敏電阻器顯示正感濕特性。顯示正感濕特性。有機材料吸潮引起體積膨脹，有機材料吸潮引起體積膨脹，碳粒間距離增大，導致電阻增大。碳粒間距離增大，導致電阻增大。.8元素半導體濕敏電阻器元素半導體濕敏電阻器顯示負感濕特性。顯示負感濕特性。薄膜濕度傳感器濕度特性曲線薄膜濕度傳感器濕度特性曲線.93 3、高分子膜濕敏電阻、高分子膜濕敏電阻 有機高分子膜濕敏電阻是在氧化鋁等陶瓷基板上設(shè)置梳有機高分子膜濕敏電阻是在氧化鋁等陶瓷基板上設(shè)置梳狀型電極，然后在其表面涂以具有感濕性能，又有導電性能狀型電極，然后在其表面涂以具有感濕性能，又有導電性能的高分子材料的薄膜，再涂復一層多孔質(zhì)的高分

5、子膜保護層。的高分子材料的薄膜，再涂復一層多孔質(zhì)的高分子膜保護層。這種濕敏元件是利用水蒸汽附著于感濕薄膜上，電阻值與相這種濕敏元件是利用水蒸汽附著于感濕薄膜上，電阻值與相對濕度相對應這一性質(zhì)。對濕度相對應這一性質(zhì)。.104、濕敏電阻器的特性、濕敏電阻器的特性1）電阻濕度特性）電阻濕度特性2）時間常數(shù)）時間常數(shù) 衡量濕敏電阻器隨溫度的躍變其阻值衡量濕敏電阻器隨溫度的躍變其阻值的變化速率。的變化速率。 濕敏電阻的時間常數(shù)越小越好。濕敏電阻的時間常數(shù)越小越好。.11濕敏電阻器的阻值增加量從零變化到穩(wěn)定增加量濕敏電阻器的阻值增加量從零變化到穩(wěn)定增加量的的63所需的時間。所需的時間。.123）滯后效應）

6、滯后效應濕滯回線和濕滯量濕滯回線和濕滯量 濕敏電阻器周圍濕敏電阻器周圍濕度變化一個往返濕度變化一個往返周期，相應的電阻周期，相應的電阻值變化曲線在吸濕值變化曲線在吸濕和脫濕過程中并不和脫濕過程中并不重復，形成一個類重復，形成一個類似磁滯回線的濕滯似磁滯回線的濕滯環(huán)。環(huán)。.13三、濕敏電容器的工作原理及特性三、濕敏電容器的工作原理及特性 利用器件的電容隨濕度變化而變化的特性。利用器件的電容隨濕度變化而變化的特性。電容隨濕度的變化取決于介質(zhì)介電常數(shù)電容隨濕度的變化取決于介質(zhì)介電常數(shù)隨濕度的隨濕度的變化來確定。變化來確定。.14電容式濕敏元件的優(yōu)點在于電容式濕敏元件的優(yōu)點在于響應速度快、體積小響應速

7、度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定，國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作線性度好、較穩(wěn)定，國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外名牌為國外名牌，價，價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產(chǎn)品，往往達不到上述水平，價產(chǎn)品，往往達不到上述水平，30%RH以下，以下，80%RH以上感濕段變形嚴重。以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機有些產(chǎn)品采用單片機補償修正，使?jié)穸瘸霈F(xiàn)補償修正，使?jié)穸瘸霈F(xiàn)階躍階躍性的跳躍，使精度降性的跳躍，使精度降低，出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點。無論高檔次或低，出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點

8、。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件，長期穩(wěn)定性都不理想，低檔次的電容式濕敏元件，長期穩(wěn)定性都不理想，多數(shù)長期使用漂移嚴重，濕敏電容容值變化為多數(shù)長期使用漂移嚴重，濕敏電容容值變化為pF級級，1%RH的變化不足的變化不足0.5pF，容值的漂移改變往往引，容值的漂移改變往往引起幾十起幾十RH%的誤差，大多數(shù)電容式濕敏元件不具備的誤差，大多數(shù)電容式濕敏元件不具備40以上溫度下工作的性能，往往失效和損壞。以上溫度下工作的性能，往往失效和損壞。 電容式、電阻式濕敏元件的優(yōu)、缺點：電容式、電阻式濕敏元件的優(yōu)、缺點：.15電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺，往往對環(huán)電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺，往往對環(huán)

9、境的潔凈度要求較高，有的產(chǎn)品還存在光照失效、境的潔凈度要求較高，有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現(xiàn)象。靜電失效等現(xiàn)象。金屬氧化物陶瓷濕敏電阻，具有濕敏電容相同的金屬氧化物陶瓷濕敏電阻，具有濕敏電容相同的優(yōu)點，但塵埃環(huán)境下，陶瓷細孔被封堵，元件就會優(yōu)點，但塵埃環(huán)境下，陶瓷細孔被封堵，元件就會失效，往往采用通電除塵的方法來處理，但效果不失效，往往采用通電除塵的方法來處理，但效果不夠理想，且在易燃易爆環(huán)境下不能使用，氧化鋁感夠理想，且在易燃易爆環(huán)境下不能使用，氧化鋁感濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)天然老化天然老化的弱點，阻的弱點，阻抗不穩(wěn)定，金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期抗不

10、穩(wěn)定，金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩(wěn)定性差的弱點。穩(wěn)定性差的弱點。 .16四、濕敏晶體管四、濕敏晶體管（一）濕敏二極管（一）濕敏二極管1、SnO2濕敏二極管結(jié)構(gòu)濕敏二極管結(jié)構(gòu)在硅片上生成在硅片上生成SiO2層層，并在其上淀積一層，并在其上淀積一層SnO2 做為敏感膜，上做為敏感膜，上下鍍膜形成下鍍膜形成Al電極。電極。.172、SnO2濕敏二極管工作原理濕敏二極管工作原理 處于反向偏壓，使二極管處于雪崩區(qū)附近。隨處于反向偏壓，使二極管處于雪崩區(qū)附近。隨著濕度的增加，二極管著濕度的增加，二極管的結(jié)區(qū)邊緣處有水分子的結(jié)區(qū)邊緣處有水分子吸附，使耗盡層變寬，吸附，使耗盡層變寬，使二極管的雪崩電壓

11、提高，使二極管的雪崩電壓提高，在保持反向電壓和負載不變的在保持反向電壓和負載不變的情況下，隨濕度增加，擊穿電情況下，隨濕度增加，擊穿電壓增高導致晶體管的反向電流減小。壓增高導致晶體管的反向電流減小。.18（二）濕敏（二）濕敏MOS晶體管晶體管MOS場效應管的柵極上涂覆一層感濕薄膜。場效應管的柵極上涂覆一層感濕薄膜。.191、精度和長期穩(wěn)定性、精度和長期穩(wěn)定性 濕度傳感器的精度應濕度傳感器的精度應達到達到2%5%RH，達不，達不到這個水平很難作為計量器具使用，濕度傳感器要達到這個水平很難作為計量器具使用，濕度傳感器要達到到2%3%RH的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料

12、中給出的特性是在常溫（料中給出的特性是在常溫（2010）和潔凈的）和潔凈的氣體中測量的。氣體中測量的。 在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量說來，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題，年漂移量控制在的頭等問題，年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少水平的產(chǎn)品很少，一般都在，一般都在2%左右，甚至更高。左右，甚至更

13、高。 五、濕度傳感器的使用注意問題五、濕度傳感器的使用注意問題.202、 濕度傳感器的溫度系數(shù)濕度傳感器的溫度系數(shù) 濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，其溫度系數(shù)感，其溫度系數(shù)一般在一般在0.20.8%RH/范圍范圍內(nèi)，而且內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數(shù)又有有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補償。采差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補償。采用單片機軟件補償，或無溫度補償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜Ｓ脝纹瑱C軟件補償，或無溫度補償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲

14、線的線證不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補償?shù)男Ч?，非線性的溫漂往往補償性化直接影響到補償?shù)男Ч?，非線性的溫漂往往補償不出較好的效果，濕度傳感器工作的溫度范圍也是重不出較好的效果，濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)濕敏元件難以在要參數(shù)。多數(shù)濕敏元件難以在40以上正常工作以上正常工作 .213、濕度傳感器的供電、濕度傳感器的供電 金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時，會導致性能變化，甚至失效，材料施加直流電壓時，會導致性能變化，甚至失效，所以這類濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的所以這類濕度傳

15、感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。交流電壓。必須是交流電供電。 4、 互換性互換性 目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，同一型號的傳感器不能互換，嚴重影響了使用效果，同一型號的傳感器不能互換，嚴重影響了使用效果，給維修、調(diào)試增加了困難。給維修、調(diào)試增加了困難。 .225、 濕度校正濕度校正 校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可，而濕度的標定標準較難實一根標準溫度計作標準即可，而濕度的標定標準較難實現(xiàn)，一般情況，（最好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺現(xiàn)

16、，一般情況，（最好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設(shè)備時，通常用簡單的乏完善的檢定設(shè)備時，通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法飽和鹽溶液檢定法，并測量其溫度。，并測量其溫度。 .23六、濕度傳感器的應用六、濕度傳感器的應用濕敏電阻器的應用濕敏電阻器的應用(I).24濕敏電阻器的應用（濕敏電阻器的應用（II)濕度變化檢測電路濕度變化檢測電路.25.26錄像機結(jié)露報警控制電路錄像機結(jié)露報警控制電路.27自動去霜控制電路自動去霜控制電路.28電容式濕度傳感器控制電路電容式濕度傳感器控制電路.2920.3 電壓敏傳感器電壓敏傳感器VoltageSensitive Sensor電壓敏傳感器是指電阻值隨電

17、壓變化的敏感元件。電壓敏傳感器是指電阻值隨電壓變化的敏感元件。（自學）（自學）.3020.4 生物傳感器生物傳感器 生物傳感器是指利用酶、抗體、微生物等做為生物傳感器是指利用酶、抗體、微生物等做為敏感元件的探測器，將探測器上所產(chǎn)生的物理量敏感元件的探測器，將探測器上所產(chǎn)生的物理量、化學量的變化轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器。、化學量的變化轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器。.31一、生物傳感器的結(jié)構(gòu)一、生物傳感器的結(jié)構(gòu)生物傳感器在基礎(chǔ)傳感器上再耦合一個生物敏感生物傳感器在基礎(chǔ)傳感器上再耦合一個生物敏感膜。膜。.32二、酶傳感器和微生物傳感器二、酶傳感器和微生物傳感器1、酶媒傳感器、酶媒傳感器 固化后的酶膜和氣體組合一起構(gòu)成酶電及酶電固化后的酶膜和氣體組合一起構(gòu)成酶電及酶電極極 。2、微生物傳感器、微生物傳感器固化的微生物膜和電化學裝置構(gòu)成。固化的微生物膜和電化學裝置構(gòu)成。.333、免疫傳感器、免疫傳感器4、生物電子傳感器、生物電子傳感器5、光生物傳感器、光生物傳感器.34習 題1、列出、列出5種溫度傳感器