湿度传感器不要财富值鄙视要高财富值的(课堂PPT)

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
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5、 湿度校正
校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用 一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实 现，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺 乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法 ，并测量其温度。
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六、湿度传感器的应用
湿敏电阻器的应用(I)
湿. 滞回线和湿滞量
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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。
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电容式、电阻式湿敏元件的优、缺点：
➢电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、
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
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（二）湿敏MOS晶体管 MOS场效应管的栅极上涂覆一层感湿薄膜。
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五、湿度传感器的使用注意问题
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。
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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 性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿 不出较好的效果，湿度传感器工作的温度范围也是重 要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作
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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
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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。
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3、湿度传感器的供电
金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏 材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效， 所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的 交流电压。必须是交流电供电。
4、 互换性
目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象， 同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果， 给维修、调试增加了困难。
水分子具有很强的电子亲和力，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。
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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。
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湿敏电阻器结构：
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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。
➢ 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。
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2、分类
根据工作原理
➢湿敏电阻器
半导体陶瓷湿敏电阻器
Biblioteka Baidu
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
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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：
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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。
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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。
20.2 湿度传感器
( Humidity Transducer)
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。
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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。
，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。
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➢电容式湿敏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。
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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。
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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。
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3）滞后效应
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。