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%。     

电容式聚酰亚胺湿敏元件保护膜研究

采用49-1,PI-5,DOW184以及CAB551四种有机物作为湿敏元件的保护层材料,制作带有保护层的电容式湿敏元件,并对其湿度响应特性与耐污染能力进行研究。实验结果表明,49-1具有更好的综合性能,其湿滞变化为0.18%RH,涂覆后响应时间为11s,污染后初始容值变化为0.190p F,相比于无保护膜的湿度敏感元件变化值减小约20倍,具有良好耐污染特性。该层薄膜不仅起到了保护湿敏元件的作用,且可以降低湿敏元件在有机污染物中的漂移,提高电容式湿敏元件的稳定性。     

湿敏电阻在录像机中的应用

湿敏电阻是一种电阻值随环境相对湿度变化的敏感元件。它主要由感湿层、电板和具有一定机械强度的绝缘体组成,其结构如图1所示。感湿层在吸收了环境中的水分后,引起电极间阻值的变化,这样就能直接将相对湿度转换成相应的电阻值。湿敏电阻根据感湿层所用材料和配方不同,有正电阻湿度特性和负电阻湿     

半导体湿敏器件及其应用

大气中含水汽的多少.常用湿度来表示。要控制湿度,就要对湿度进行检测,关键元件就是湿敏器件。湿敏器件的性能指标有湿度量程、灵敏度、温度系数、响应时间、湿滞回差、感湿特征量——相对湿度特性曲线等。例如作为湿敏器件之一的湿敏半导体陶瓷,按其阻值随环境湿度的变化规律,又可分为两大类:负感湿特性的半导体陶瓷。其阻值随环境湿度的增加而减小;正感湿特性的半导体陶瓷,其阻值随环境湿度的增加而增加。从结构上分,又可分为烧结型、涂覆膜型、多孔氧化物型、结型和MOS型半导体湿敏器件等。湿敏器件的应用是一种非电物理量的电气测量。湿敏电阻即其中的一种。它在一定的电源驱动下,将湿度量转换成电量,然后直接通过仪表读出或调节控湿     

锌离子掺杂的氧化钛薄膜的湿敏性能研究

采用溶胶-凝胶法在印有梳状银电极的石英玻璃表面制备了不同含量锌离子掺杂的氧化钛薄膜,通过烧结制得一系列湿敏元件,研究了锌离子掺杂量、烧结温度和工作频率对薄膜湿敏性能的影响.研究结果发现,较低的工作频率下元件的湿度敏感性能较好.随着锌掺杂量的增加,湿敏性能降低,表现在湿度敏感点升高,阻抗随湿度的变化幅度减小.相同掺杂量下,随着烧结温度的升高,元件的湿敏性能呈现先改善后恶化的趋势.     

基于CC4060环境湿度测试仪的设计

环境湿度测试仪由湿敏电容HS1100,湿度频率转换器件NE555,基准频率产生及分频器CC4060,频率电平转换器件CD4013等电路组成。环境湿度的变化会引起湿敏电容HS1100容量的改变,使NE555输出信号频率由常态的6 667 Hz左右降低为6 189 Hz,此频率送到计数器CC4060 U2经十二分频输出,同时另一块计数器CC4060 U1通过调节定时元件可以产生6 000 Hz～17 000 Hz的频率信号,也经过十二分频输出,当我们调节定时电位器RP1使CC4060 U1产生的频率刚好略大于6189Hz,且远远小于6 667 Hz时,就可以在环境湿度过大时输出高电平信号,启动报警或增干电路工作。     

简易的水溶液湿度发生源

本文介绍了甘油水溶液、硫酸水溶液和饱和盐水溶液湿度发生源,分析了用水溶液湿度发生源进行湿敏元件测量可能出现的问题,并提出相应的解决办法。最后,给出了采用饱和盐水溶液固定湿度点湿度发生源测量湿敏元件的特性曲线,以及制作水溶液湿度发生源装置应该注意的问题。     

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。     

基于复阻抗分析法的氧化钛湿敏元件建模与参数拟合

应用Origin软件对实验数据进行处理,得出湿敏元件在不同相时湿度下复阻抗随频率变化曲线.根据理想等效电路的复阻抗曲线与实际测量得到的曲线进行比较,提出相应的等效电路,用阻抗分析软件Zsimpwin时氧化钛在不同温度下的交流阻抗测试结果进行对比拟合处理,推导出等效电路的有关参数.对氧化钛湿敏元件提出新的模型结构,并用Zsimpwin软件进行参数拟合,拟合结果证明该模型的合理性.     

复合钒钼酸干凝胶薄膜湿敏元件的感湿机理

采用sol-gel法,制备了复合钒钼酸H2V8.5Mo3.5O32.nH2O干凝胶薄膜湿敏元件。测试频率为1 kHz时,元件全湿范围内线性响应好,灵敏度高,最大湿滞约为RH 2.74%,响应、恢复时间分别为8 s和20 s,283~303 K温度范围内的感湿温度系数为RH 0.4%/℃;H2V8.5Mo3.5O32.nH2O干凝胶薄膜湿敏元件的导电机理为电子和离子导电共存,低湿时以电子导电为主,湿度增加,离子导电增强。     

MIS结构电容器的湿敏特性研究

在室温情况下,研究了MIS结构电容器的湿敏特性。用交流串联电路,测量其电流与相对湿度和频率的依赖关系,实验结果表明:此结构有良好的感湿灵敏度和短的响应时间。其中相对湿度从12%变化到98%时,在较宽频率范围(102~105Hz)内,元件的电流有较大的变化。还对器件的物理模型进行了分析。     

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。     

纺织基底无芯片RFID 湿度传感器

研制了一种无湿敏材料的纺织基底无芯片RFID 湿度传感器用于检测环境湿度。通过射频仿真软件 HFSS,获得谐振频率在2. 45 GHz 具有较高品质因数的纺织基底谐振器模型,对以谐振频率偏移量作为灵敏度指标 的检测原理进行了仿真。利用丝网印刷工艺和刻绘工艺分别在不同类型纺织物上制作了无芯片RFID 湿度传感器, 系统研究了制作工艺、纺织品类型和厚度对传感器湿敏特性的影响。结果表明,0. 5 mm 厚度下不同基底类型湿度传 感器的灵敏度由高至低依次为:棉基底、亚麻基底、聚酯纤维基底,恢复特性呈相反顺序,其中棉基底传感器在高湿 范围内平均灵敏度达3. 8 MHz/ %RH,聚酯纤维基底传感器恢复度达86%;相同类型的棉纺织基底下基底厚度越大, 平均湿度灵敏度越高,恢复特性越差。传感器稳定性测试表明传感器具有较好的中长期稳定性。对纺织基底湿度 传感器的感湿机理进行了分析,纺织纤维中的亲水基团与水分子间形成氢键,改变了基底的介电参数,传感器的湿 敏特性与组成纺织品的纤维成分、纤维细度、编织方式有关。     

一种湿度测量电路的设计

采用电容式相对湿度传感器HS1100/1101,设计一种湿度测量电路。通过实际电路实验,用其结果绘制出相对湿度RH与电路输出频率F的关系曲线。单片机的数据处理编程采用分段线性化方法,降低了编程难度。该设计已应用于温度、湿度测量控制电路系统中,具有可靠、稳定、反应快速等特点。     

基于CMOS工艺的硅基PI湿度传感器的研制

在国内外湿度传感器研究的基础上,基于Si CMOS工艺研制出了以聚酰亚胺(PI)为感湿介质的电容型相对湿度传感器.并对其结构进行了理论分析,仔细确定了湿度传感器的工艺步骤和版图设计.对其测量范围、湿滞和响应时间等特性参数进行了详细的测试.通过实验结果与模拟结果的对比分析,给出了该实验中存在的问题和改进意见,以便在今后的研究中加强这方面的工作.     

一种具有较大电容动态测量范围的接口电路

针对应用广泛的电容式传感器信号采集问题,提出了一种具有较大电容动态测量范围的高精度电容式传感器接口电路。该接口电路包括一个电容式有源电桥,以及用于将电容直接转换为频率的张弛振荡器,电路的频率输出用于确定微湿度传感器的响应特性。在基于薄膜的电容湿度传感器上进行了测试,实验结果表明,相比现有的类似电路设计,提出电路的结构更加简单且具有更大的电容测量范围和较高的精度,在1 p-600 p测量范围内的精度（误差百分比）<-2.14%,接口电路灵敏度为4.91 Hz/ppm,且输出频率与电容变化成线性关系。     

硅压阻式湿度传感器的研究

本文研究了一种利用压阻原理检测相对湿度的传感器结构.改进了压阻结构,在压阻的拐弯处用Al引线代替浓硼掺杂,避免了拐弯处压阻的负压阻效应,提高了传感器的灵敏度.采用离子注入工艺制作压阻,使得硼掺杂更加均匀,提高了压阻的匹配度.对流水出来的传感器进行测试和分析,数据结果表明:在20℃时,传感器的灵敏度为0.236 mV/%RH,最大湿滞约为5%RH,传感器有较好的线性.     

基于光纤环镜的温度不敏感相对湿度传感器

提出了一种基于两段相同长度的保偏光纤环镜的温度不敏感相对湿度传感器,其中一段保偏光纤经高浓度的氢氟酸腐蚀后覆以一层湿敏材料聚乙烯醇薄膜用于获得空气的相对湿度,另一段保偏光纤则对传感器的温度进行补偿。该传感器成功实现了对周围环境相对湿度(RH)20%~80%范围内的测量,同时不受外界环境温度的影响。实验表明,该传感器所得数据呈现出良好的线性关系,获得的湿度灵敏度为0.98 nm/%(RH),温度所带来的影响仅为0.0072 nm/℃,达到了消除温度影响的目的。     

Impedance hygrometer based on cellulose and CuPc

An investigation has been made on the properties of an impedance hygrometer fabricated using cellulose and copper phthaiocyanine (Ag/cellulose/CuPc/Ag).A 5wt% suspension of cellulose was prepared in water while the CuPc was dissolved in methanol.Cellulose film was deposited on glass substrates with preliminary deposited metallic electrodes followed by deposition of CuPc film.The resistances and capacitances of the samples were evaluated under the effect of humidity.The impedance was calculated from resistance and capacitance measurements.It was also measured during the experiment.It was observed that the capacitance of the sensor increases and resistance and impedance decrease with an increase in the relative humidity level.It was found that the impedance-humidity relationship showed more uniform changes in the interval of 31%-98% RH than the resistance-and capacitance-humidity relationships that showed visible changes in the humidity intervals of 31%-80% RH and 80%-98% RH respectively.The humiditydependent impedance of the sample makes it attractive for use in impedance hygrometers.The impedance hygrometer may be used in instruments for the environmental monitoring of humidity.     

基于大偏置熔接的全光纤法布里珀罗湿度传感器

利用大偏置熔接方法在两段单模光纤(SMF)中间熔接一小段单模光纤作为支撑梁制作了一种开腔式法布里珀罗（F-P）干涉传感器。提出在干涉腔内填充一种湿度敏感型物质聚丙烯酰胺（PAM）从而形成一种高灵敏度的微型湿度计。当PAM通过吸收空气中的水蒸气而引起自身折射率发生改变,从而导致F-P干涉谱发生漂移,通过检测干涉谱的漂移量可以实现对环境相对湿度的测量。实验结果表明,这种湿度传感器在38%~78%的相对湿度范围内,在PAM折射率变化范围内其干涉谱漂移了约4 nm,漂移量与相对湿度的灵敏度约为0.1 nm/%;而在88%~98%的相对湿度范围内可实现高灵敏度的湿度测量,其干涉谱漂移了约59 nm,漂移量与相对湿度的灵敏度为5.868 nm/%。