湿敏传感器
湿度是指大气中的水蒸气含量,通常采用绝对湿度和相对湿度两种表示方法。绝对湿度是指在一定温度和压力条件下,每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量,单位为g/m3,一般用符号AH 表示;相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度之比,一般用符号%RH 表示。相对湿度给出大气的潮湿程度,它是一个无量纲的量,在实际使用中多使用相对湿度这一概念。
湿敏传感器是能够感受外界湿度变化,并通过器件材料的物理或化学性质变化,将湿度转化成有用信号的器件。湿度检测较之其他物理量的检测显得困难,这首先是因为空气中水蒸气含量要比空气少得多;另外,液态水会使一些高分子材料和电解质材料溶解,一部分水分子电离后与溶入水中的空气中的杂质结合成酸或碱,使湿敏材料不同程度地受到腐蚀和老化,从而丧失其原有的性质;再者,湿信息的传递必须靠水对湿敏器件直接接触来完成,因此湿敏器件只能直接暴露于待测环境中,不能密封。通常,对湿敏器件有下列
要求:在各种气体环境下稳定性好、响应时间短、寿命长、有互换性、耐污染和受温度影响小等。微型化、集成化及廉价是湿敏器件的发展方向。
比较成熟的几类湿敏传感器:
1. 氯化锂湿敏电阻
氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解,离子电导率发生变化而制成的测湿元件。
2. 半导体陶瓷湿敏电阻
通常,用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成为多孔陶瓷,这些材料有ZnO-LiO2-V2O5 系、Si-Na2O-V2O5 系、TiO2-MgO-Cr2O3 系和Fe3O4 等,前三种材料的电阻率随湿度增加而下降,故称为负特性湿敏半导体陶瓷,最后一种材料的电阻率随湿度增加而增大,故称为正特性湿敏半导体陶瓷(以下简称半导瓷)。