湿敏元件在恶劣环境下的失效机理分析

介绍了电容式高分子湿敏元件的基本结构及制造工艺.分析了湿敏元件在恶劣环境下的失效机理及产生的原因,指出了感湿膜中的颗粒状缺陷是造成湿敏元件在恶劣环境下失效的主要原因.提出了在湿敏元件制作、上电极工艺制造技术和湿敏元件筛选检验的改进措施.     

湿度传感元件制备、封装及检测电路设计的研究进展

湿度传感器是一种用于感知环境湿度参数的器件,在气象探测、农业种植、工业制造、馆藏存储等领域应用广泛。湿度传感器的检测特性主要由湿敏材料、检测电极、封装及检测电路共同决定,其中湿敏材料的材料特性和结构特征对传感性能的影响最为显著,也是该领域的研究热点。讨论了湿度传感元件的感湿机理和湿敏材料的分类,介绍了湿度传感器的检测参数及优化,阐述了纳米湿敏材料在湿度传感器中的应用,对常用的湿度传感器封装方案和检测电路设计进行了综述。     

湿度和频率对湿敏元件电学特性的影响

在印有梳状电极的石英玻璃表面涂覆氧化钛纳米薄膜制备湿敏元件,研究不同湿度、不同频率下的电学特性。结果表明,随着湿度的增大,湿敏元件的电阻值、阻抗值减小,电容增大;当湿度一定时,电阻值、电容值都随频率的增大而减小;工作频率为0.01 kHz、相对湿度高于40%时,具有较好的湿敏特性。实验说明湿敏元件中不仅电子、离子浓度发生变化,材料的极化也发生了变化。     

金属氧化物气敏元件的研究进展

气敏传感器在现代工农业、信息技术、环境监测等领域都有重要应用。随着这几个领域的发展,人类对其综合性能要求越来越强,进而不断积极改良气敏传感器的性能。金属氧化物气敏元件是利用金属氧化物半导体的表面电阻遇到被测气体发生变化的原理制成的电子器件,其选择性和稳定性是研究气敏元件的两项重要指标。文章概述了金属氧化物元件气敏特性的研究进展,介绍了基体材料、掺杂材料、气敏材料的制备工艺、电极材料及结构等几个因素对元件气敏特性的主要影响,并对各种因素的作用机理进行了分析。最后展望了金属氧化物气敏元件的发展前景。     

ZrO_2/聚苯乙烯磺酸钠复合湿敏元件的性能研究

从高度分散的ZrO2溶胶出发,制备了ZrO2/聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)有机-无机复合湿敏元件,研究了NaPSS掺入量对湿敏元件性能的影响,并采用复阻抗谱分析了湿敏元件的感湿机理。结果表明:加入适量的NaPSS有利于改善湿敏元件的灵敏度和线性,当NaPSS与ZrO2的质量比为1:100时,所制复合湿敏元件的性能最好,其湿滞小(2%RH),响应-恢复时间短(吸附时间:2 s,脱附时间:15 s);复阻抗谱分析说明湿敏元件对湿度的电响应经历了一个从低湿下的电荷转移到高湿下的离子扩散导电的过程。     

Ta2O5薄膜MOS型湿敏元件的机理研究

使用直流磁控反应溅射的工艺方法制备了Ｔａ２Ｏ５薄膜ＭＯＳ型湿敏元件，提出了元件的结构模型，并对其感湿机理进行了讨论。     

新型光湿敏元件及应用

介绍了利用硅作衬底的陶瓷钛酸镧锶（SrLaTiO3)材料的半导体元件，独特的MIS结构元件，既具有光的特性，又可以测量湿度信号。利用光、湿敏特性元件设计成光、湿敏传感器。     

SnO_2-LiZnVO_4系湿敏元件电容特性分析

采用共沉淀法制备SnO2-LiZnVO4系湿敏材料,研究了LiZnVO4的掺杂量对材料湿敏电容的影响。结果表明:LiZnVO4的掺杂量,环境的相对湿度(RH)、测试信号频率对湿敏电容有较大影响。当x(LiZnVO4)为10%时,可使材料具有合适的低湿电容和灵敏度。在100Hz下,当环境的RH从33%上升到93%时,SnO2-LiZnVO4系湿敏材料制备的湿敏元件的电容增量可达起始值的2300%,显示出较高的电容湿度敏感性。湿敏元件的电容响应时间约为54s,恢复时间约为60s。湿滞约为RH6%。     

多孔TiO2/NaPSS复合湿敏材料制备与性能研究

采用模板法在铜叉指电极上制备了多孔氧化钛/聚苯乙烯磺酸钠(多孔TiO_2/NaPSS)复合湿敏材料。并采用扫描电镜(SEM)对其微观结构进行表征分析,LCR数字电桥对其湿敏特性进行测试分析。结果表明,相对于NaPSS和TiO_2/NaPSS两种湿敏材料而言,多孔TiO_2/NaPSS复合湿敏材料具有更低的阻抗值及湿滞差,较好的线性关系,其响应速度更快,重复稳定性更高,在湿度传感器方面具有广阔的应用前景。     

Pt/TiO_2二极管湿敏传感器

Pt常被用来在金属氧化物半导体上做肖特基接触.在常温下,Pt/TiO2界面处的电子电导对Pt/TiO2肖特基势垒高度的变化非常敏感.本文描述了利用该性质制造的湿敏传感器的性能,并讨论了因水在Pt/TiO2界面处的化学吸附,引起表面态费米能级改变,影响Pt/TiO2肖特基势垒的高度,从而导致了I-V曲线的变化的物理过程,对器件制造过程中的工艺问题也有所论述     

Application research on the sensitivity of porous silicon

Applications based on sensitive property of porous silicon (PSi) were researched. As a kind of porous material, the feasibility of PSi as a getter material was studied. Five groups of samples with different parameters were prepared. The gas-sensing property of PSi was studied by the test system and suitable parameters of PSi were also discussed. Meanwhile a novel structure of humidity sensor, using porous silicon as humidity-sensitive material, based on MEMS process has been successfully designed. The humidity-sensing properties were studied by a test system. Because of the polysilicon layer deposited upon the PSi layer, the humidity sensor can realize a quick dehumidification by itself. To extend service life and reduce the effect of the environment, a passivation layer (Si₃N₄) was also deposited on the surface of electrodes. The result indicated the novel humidity sensor presented high sensitivity (1.1 pF/RH%), low hysteresis, low temperature coefficient (0.5%RH/℃) and high stability.     

光学湿度传感器

介绍了光学湿度传感器及其机理,阐述了光湿敏薄膜材料与制备方法,总结了光学湿度传感器的发展现状,重点介绍了近年来发展的各种光学检测方法,最后提出了光学湿度传感器今后的研究发展方向.     

A Cu-Al2O3-Al moisture sensor for high humidities

A novel humidity sensor using the structure Cu-Al₂O₃-Al has been developed for high humidity applications. The capacitance and conductance characteristics of the sensor, measured as a function of humidity at different frequencies, are given. The temporal drift in the characteristics is also investigated. A theory describing the operational behaviour of this device is proposed based on the humidity-sensitive spreading conductance of the oxidised copper film. This ingenious technique has a remarkable multiplicative action on the high humidity sensitivity.     

Resistive humidity sensor based on vanadium complex films

A resistive-type relative humidity （RH） sensor based on vanadium complex （VO2（3-f[）） film is reported in this study. Gold electrodes were deposited on the glass substrates in a co-planar structure. A thin film of vanadium complex was coated as a humidity-sensing material on the top of the pre-patterned electrodes. The humidity-sensing principle of the sensor was based on the conductivity change of coated sensing element upon adsorption/desorption of water vapor. The resistance of the humidity sensor measured at 1 kHz decreased linearly with increasing the humidity in the range of 35%-70% RH. The overall resistance of the sensor decreases 11 times. An equivalent circuit for the VO2（3-fl） based resistive-type humidity sensor was developed. The properties of the sensor studied in this work make it beneficial for use in the instruments for environmental monitoring of humidity.     

SnO_2-LiZnVO_4系棒状与球形晶粒湿敏陶瓷特性研究

对比研究了尿素共沉淀法和氨水共沉淀法制备出SnO_2-LiZnVO_4系湿敏陶瓷的显微结构和湿敏特性,考察了液相掺杂LiZnVO_4对材料湿敏特性的影响.实验结果表明,采用尿素共沉淀法制备出的SnO_2-LiZnVO_4系湿敏材料具有棒状晶粒的微结构,而采用氨水共沉淀法制备出的该系湿敏材料具有球形晶粒的微结构.湿敏特性表明,2种微结构的湿敏材料都是液相掺杂LiZnVO_4的摩尔分数为10%时可使材料湿敏性能最好.但棒状晶结构的SnO_2-LiZnVO_4系湿敏材料低湿电阻更小,灵敏度更适中.频率特性表明,测试频率对2种试样的阻抗-相对湿度特性曲线影响都较大.稳定性分析表明,棒状晶结构的试样比球形晶粒结构的试样更稳定.     

一种湿度传感器接口电路的分析与改进

介绍了一种本实验室开发的集成湿度传感器，它实现了湿敏电容和接口电路在一块芯片上的集成。重点分析了它的接口电路，基于施密特触发器构建，实现电、容值与频率值的转换。对样片进行了测试，电容值与湿度值近似为线性关系；但是，输出波形的占空比与理论值有较大的偏差。通过分析，给出了测试结果发生偏差的原因。最后，对施密特触发器的参数进行优化，重新对电路的结构进行了设计，实现了与实验室第二代湿度传感器的集成。     

一种格栅状上电极的CMOS工艺聚酰亚胺电容型湿度传感器

报道了采用标准CMOS工艺制作的格栅型上电极的电容型湿度传感器,采用高分子材料聚酰亚胺作为感湿介质,铝作为金属电极.对该湿度传感器的器件结构、制作工艺和传感器特性,如灵敏度、湿滞以及响应时间等进行了讨论.测试结果表明,在12%～92%的湿度范围内,电容一相对湿度曲线具有良好的线性度,灵敏度为0.9 pF/RH,响应时间...     

LiZnVO4添加量对Zn2SnO4系湿敏材料性能的改善

采用共沉淀法制备了Zn2SnO4-LiZnVO4系纳米粉体,考察了液相掺杂LiZnVO4对材料微结构、湿敏性能的影响,分析了材料的复阻抗特性和频率特性。结果表明,适当的LiZnVO4添加量可明显改善Zn2SnO4-LiZnVO4系纳米材料的微结构和感湿特性。采用共沉淀法制备纳米粉体并使LiZnVO4液相掺杂为10%(摩尔分数),可使Zn2SnO4材料具有低湿电阻小、灵敏度适中的湿敏特性,频率特性表明该材料具有较好的频率响应。     

SnO2-LiZnVO4系湿敏材料湿敏特性及介电特性

采用尿素共沉淀法制备SnO2纳米粉体,考察了液相掺杂LiZnVO4对其湿敏性能的影响,测试了材料的电抗特性、电容量特性和响应–恢复特性。结果表明,采用尿素共沉淀法制备SnO2纳米粉体,液相掺杂x(LiZnVO4)为10%时,可使材料具有较好的湿敏性能和响应–恢复特性,响应时间和恢复时间都为55s左右。测试频率对材料的电抗和电容量影响很大。