湿度传感器不要财富值免费鄙视要高财富值的.ppt

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1、20.2湿度传感器(HumidityTransducer)湿度传感器：把相对湿度的变化转换成电信号的器件。感湿特点：在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介电常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。一、湿度传感器分类1、湿度及其表示方法表示环境中水蒸气含量的物理量。绝对湿度：气氛中含水量的绝对值。相对湿度：气氛中水蒸气压与同一温度下的饱和蒸汽压之比。2、分类根据工作原理湿敏电阻器半导体陶瓷湿敏电阻器元素材料湿敏电阻器化合物湿敏电阻器高分子湿敏电阻器湿敏电容器湿敏晶体管二、湿敏电阻器的工作原理及特性1、金属氧化物半导体陶瓷湿敏电阻器工作原理：水分子具有

2、很强的电子亲和力，易于在多孔性半导体陶瓷表面附着，并俘获电子，在半导体陶瓷表面形成空穴积累，导致半导体陶瓷的电阻率降低。晶胞间界水分子的电离。电阻－湿度特性半导体陶瓷显示负感湿特性，随着湿度的增加，材料的电阻率下降。湿敏电阻器结构：2、元素材料湿敏电阻器元素半导体材料或碳元素材料制成的元件。碳湿敏电阻器显示正感湿特性。有机材料吸潮引起体积膨胀，碳粒间距离增大，导致电阻增大。元素半导体湿敏电阻器显示负感湿特性。薄膜湿度传感器湿度特性曲线3、高分子膜湿敏电阻有机高分子膜湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极，然后在其表面涂以具有感湿性能，又有导电性能的高分子材料的薄膜，再涂复一层多

3、孔质的高分子膜保护层。这种湿敏元件是利用水蒸汽附着于感湿薄膜上，电阻值与相对湿度相对应这一性质。4、湿敏电阻器的特性1）电阻－湿度特性2）时间常数衡量湿敏电阻器随温度的跃变其阻值的变化速率。湿敏电阻的时间常数越小越好。湿敏电阻器的阻值增加量从零变化到稳定增加量的63％所需的时间。3）滞后效应湿滞回线和湿滞量湿敏电阻器周围湿度变化一个往返周期，相应的电阻值变化曲线在吸湿和脱湿过程中并不重复，形成一个类似磁滞回线的湿滞环。三、湿敏电容器的工作原理及特性利用器件的电容随湿度变化而变化的特性。电容随湿度的变化取决于介质介电常数ε随湿度的变化来确定。电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、

4、线性度好、较稳定，国外有些产品还具备高温工作性能。但是达到上述性能的产品多为国外名牌，价格都较昂贵。市场上出售的一些电容式湿敏元件低价产品，往往达不到上述水平，30%RH以下，80%RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正，使湿度出现"阶跃"性的跳跃，使精度降低，出现一致性差、线性差的缺点。无论高档次或低档次的电容式湿敏元件，长期稳定性都不理想，多数长期使用漂移严重，湿敏电容容值变化为pF级，1%RH的变化不足0.5pF，容值的漂移改变往往引起几十RH%的误差，大多数电容式湿敏元件不具备40℃以上温度下工作的性能，往往失效和损坏。电容式、电阻式湿敏元件的优、缺点：电容式湿敏

5、元件抗腐蚀能力也较欠缺，往往对环境的洁净度要求较高，有的产品还存在光照失效、静电失效等现象。金属氧化物陶瓷湿敏电阻，具有湿敏电容相同的优点，但尘埃环境下，陶瓷细孔被封堵，元件就会失效，往往采用通电除尘的方法来处理，但效果不够理想，且在易燃易爆环境下不能使用，氧化铝感湿材料无法克服其表面结构"天然老化"的弱点，阻抗不稳定，金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。四、湿敏晶体管（一）湿敏二极管1、SnO2湿敏二极管结构在硅片上生成SiO2层，并在其上淀积一层SnO2做为敏感膜，上下镀膜形成Al电极。2、SnO2湿敏二极管工作原理处于反向偏压，使二极管处于雪崩区附近。随着湿度的增

6、加，二极管的结区边缘处有水分子吸附，使耗尽层变宽，使二极管的雪崩电压提高，在保持反向电压和负载不变的情况下，随湿度增加，击穿电压增高导致晶体管的反向电流减小。（二）湿敏MOS晶体管MOS场效应管的栅极上涂覆一层感湿薄膜。1、精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定

7、性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。五、湿度传感器的使用注意问题2、湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到