多孔硅相对湿度传感器的设计.pdf

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1、第28卷第5期传感技术学报V01．28No．52015年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2015TheDesignofThePorousSiliconRelativeHumiditySensorZHANGShengbing，XUGaobin，CHENXing，MAYuanming(MicroElectromechanicalSysternReaserchCenterofEngineeringandTechnologyofAnhuiPr~inee，SchoolofElectronicScienceandAppliedPhysics，H

2、efeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：Thispaperanalysesandcomparesthesensitivityoftwotypesofporoussiliconhumiditysensor-thesand—wichtypeandthetiledtype．Astructureofporoussiliconhumiditysensorwhichcombinestheadvantagesofthesetwokindsofstructureisdesignedinthispaper．Bytestingthe

3、performanceofthestructureofhumiditysensor，itisconcludedthatthesensitivityofthesensoris1．1pF／RH％，theresponsetimeis73secondsandthetemperaturehn-miditvcoe佑cientiS0．5％RH／℃．ThehumiditysensoriSusedinlowandmediumhumidityenvironmentandthere．suhsshowthatthesensorhasanoutstandingperformanceofstabilityi

4、nthesensortrackingtestofevery20days．Thepolysiliconforheatinganddehumidificationisadoptedforthesensor’Sdesorption．Themetalelectrodeisalsocoveredwithapassivationlayertopreventthecorrosioncausedbywatervapor．Keywords：MEMS；humiditysensors；emulation；experiment；poroussilicon；self-absorptionEEACC：723

5、0doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2015．05．002多孔硅相对湿度传感器的设计水张胜兵，许高斌，陈兴，马渊明(合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽省MEMS工程技术研究中心，合肥230009)摘要：基于对三明治型与平铺型两种多孔硅湿度传感器结构的灵敏度分析与比较，结合两种结构的优点，设计出新的传感器的结构。通过对该结构湿度传感器的性能测试，得出该传感器的灵敏度为1．1pF／RH％，响应时间为73s，温度湿度系数为O．5％RH／％，该湿度传感器适用于在中低湿环境中测量，在每隔20d的时间对传感器跟踪测试，证明该传感具有较好的稳定性。此外为了传感器可以

6、自解吸附，该传感器采用多晶硅为传感器加热除湿，在金属电极上溅射一层钝化层以防止电极被水汽腐蚀。关键词：MEMS；湿度传感器；仿真；实验；多孑L硅；自解吸附中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1004-1699(2015)05-0617-06湿度传感器作为一种重要的传感器，在很多部性、耐湿性不理想，温漂大，抗干扰能力不强和使用门得到广泛的应用。例如：精密电子元件制造、火箭寿命短等。因此探索高精度、高可靠性、长寿命、湿的存储、航天导航、粮食的防霉等。目前湿度传感器滞小、抗污染能力强的优良湿敏材料，改进元件的结的种类很多，就其使用的感湿材料而言，主要有电解构及制备工艺，改善传感

7、器的响应特性是湿度传感质和高分子化合物材料、半导体陶瓷材料和多孑L金器发展的关键。属氧化物半导体材料等。在国内，比较典型的湿度多孔硅作为一种新兴的感湿材料正处于研究传感器有半导体陶瓷型(如ZrO：TiO复合纳米纤阶段。维湿度传感器1)、电解质型(如LiC1湿度传感器)、单晶硅经过阳极氧化处理后形成多孔硅Ps有机高分子型(如聚乙烯醇、脲醛树脂、聚酸胺等(PorousSilicon)，这一特殊结构被发现于1956年贝材料制成的湿度传感器等)和光纤湿度传感器。然尔实验室。多孔硅的特性复