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     

敏感电阻器的种类与特点

目前,敏感电阻的种类较多,比较常见的有热敏电阻、光敏电阻,压敏电阻、力敏电阻、磁敏电阻,湿敏电阻和气敏电阻,下面就分别简要介绍。一、热敏电阻。热敏电阻是一种电阻值对温度非常敏感的电阻器,这种电阻一般由单晶、多晶等半导体材料制成,其种类较多,如根据阻值的温度系数、可分为阻值随温度升高而减少的负温度系数热敏电阻和阻值随温度升高而增加的正温度系数热敏电阻;如按阻值随温度变化的大小及变化速废;可分     

怎样选用元器件讲座（二十）：气敏元件

气敏元件,有人称之为“电子鼻”,实际上它是一种气敏电阻器,其阻值随被检测气体的浓度(成分)而变化。气敏元件是一种“气一电”传感器件,它能将被测气体的浓度(成分)信号,转变成相应的电信号。气敏元件有N型和P型之分。N型在检测可燃气体的浓度时,其阻值随气体浓度的增大而减小;而P型元件的阻值随气体浓度的增大而增大。气敏元件主要是采用二氧化锡(SnO_2)等金属氧化物半导体制成。取材和掺杂决     

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。     

陶瓷湿敏元件

<正> 湿度的测量与控制在工农业、科研、医疗、食品、卷烟行业等方面有着重要的意义。目前的感湿元件种类很多,其中陶瓷湿敏元件能随湿度的改变而改变电路参数,能适应自控、遥控、遥测技术的需要。因此,特别受到人们的关注。 我厂在华中工学院指导下试制成的MgCr_2O_4-TiO_2多孔陶瓷湿敏元件是一种     

气敏半导瓷及其敏感机理(上)

气敏半导瓷的阻值随所处环境气氛的不同而变化。不同类型半导体陶瓷,将对某一类或某几类气体特别敏感。一般,气体与敏感陶瓷的作用部位只限于表面,其敏感特性和敏感体的烧结形式有很大关系。本文从氧化锡的显微结构、对不同类型氧吸附的表面过程以及添加剂的作用机理等方面,分析了氧化锡等气敏陶瓷的气敏特性;从结构上阐明了γ-Fe_2O_3和ZrO_2的导电特性,对其气敏特性的形成和作用作了科学的分析。     

非电量电测技术讲座 第十二讲 智能温度湿度测控仪

目前,温湿度测量仪器中使用的湿度传感器大多是半导体陶瓷湿敏电阻器,如ZnCr_3O_4、MgCr_2O_4—TiO_2等。这类湿敏器件的缺陷是:第一,怕污染,需要经常对传感器做定时加热清洗的净化处理工作;第二,其精度受气侯环境(温度和湿度)影响较大,通常要进行二维修正才能获得较准确的数值;第三,价格高,寿命     

纸基PVA无芯片RFID湿度传感器

传统湿度传感器制造工艺复杂、需有线连接信号,对此,文中提出一种纸基无芯片射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)湿度传感器。为提升传感器谐振特性,选择非对称开口环内部分布式加载金属碎片作为传感器结构,聚乙烯醇(PVA)作为湿敏材料,使用遗传算法和HFSS射频仿真软件来设计并优化传感器结构。以喷墨打印技术制作传感器样品,采用滴涂法在传感器表面分别制备了5%、10%、15%三种质量浓度比的PVA薄膜。湿敏特性仿真及测试结果一致表明：PVA与纸基底协同作用可显著提高传感器灵敏度。随PVA浓度增加灵敏度增加,15%PVA传感器灵敏度最高,高湿灵敏度达到12.22 MHz/%RH,但随PVA浓度增加恢复特性变差,5%PVA湿度传感器具有良好的恢复特性,恢复度达83.87%。通过长期多次实验验证了PVA纸基湿度传感器具有良好的温度稳定性与中长期稳定性。与同类研究成果对比,文中设计在感湿范围及灵敏度方面有优势且制造工艺更简单,为低成本湿度传感器的大规模使用提供了可能。     

湿敏陶瓷材料表面特性的研究

湿敏陶瓷材料通常可分为电子(空穴)电导型和离子电导型。其感湿主要是通过多孔的表面对水分子的化学吸附和物理吸附,使表面能态发生改变,从而提供导电载流子。载流子的性质与陶瓷表面的化学成分,瓷体的导电类型,气孔率高低,孔径大小有着密切的关系。 造成湿敏陶瓷老化的原因在于组成湿敏陶瓷的过渡金属元素在晶体中以离子的形式存在,易吸附极性杂质,能与具有弧对电子的杂质形成络离子。同时在吸湿与脱湿的过程中,感湿离子存在溶解、析晶和蒸发、凝结的现象,使晶粒表面活性降低。     

SnO2薄膜的湿敏效应

报道了用喷雾热分解法在不同温度下制备二氧化锡薄膜,发现其在３２５℃时已晶化,得到四方相多晶ＳｎＯ２。这种薄膜具有明显湿敏效应。测量表明,较高湿度区阻值随湿度变化近似线性,从高湿到低湿平均为每上升１％ＲＨ,阻值下降８．８π,响应速度小于１分钟,阻值恢复较容易。     

怎样选用元器件讲座（二十一）：力敏应变计（片）

半导体力学量敏感器件简称为力敏器件,它是利用半导体材料的压阻效应(当半导体材料受应力作用时,其电阻率随应力的变化而变化)研制而成的一种半导体器件,具有将被测的各种力学量如力、速度等转换成与其呈函数关系的电量(如电压或电流)的功能。本文将对力敏器件中常用的力敏应变计(片)作详细介绍。     

Fe_2O_3+MgO+K_2CO_3湿敏陶瓷材料性能的研究

研究了Fe_2O_3-MgO-K_2CO_3湿敏陶瓷材料的成分、工艺、组织与性能,对测得的“湿度—电阻”数据进行了数学分析,从中选出最佳成分与工艺。利用XRD、SEM及能谱分析等测试手段对试样的相组成、相结构、晶粒度、气孔率以及成分进行了观察、测试和半定量分析,并讨论了它们对湿敏特性的影响。结果表明,该铁基湿敏陶瓷材料具有固有阻值低、阻值变化范围大和线性度好等优点。     

低功耗烧结型半导体气敏器件的研制

以化合物半导体SnO_2为基体的烧结型气敏器件,是较早实现商品化的一种器件.这类器件通常需要加热到一定的温度才能正常工作,才具有较好的气敏特性.一般采用电加热方式,根据加热器是否直接与敏感材料接触而分为直热式和旁热式两种.这类型器件具有灵敏度高,输出信号大等优点;但也具有体积较     

γ—Fe_2O_3陶瓷气体敏感器

利用在γ-Fe_2O_3陶瓷中发现的显著的气敏现象,研制了一种伽马赤铁矿(γ-Fe_O_3)半导体陶瓷有害气体敏感元件。阐明了其气敏特性和老化机理后,通过加速试验确定了器件的寿命。这种敏感元件的灵敏度高、稳定性好,用作液化石油气探测器特别优越。本文讨论了其典型的气敏特性,工作机理和可靠性。     

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。     

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RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器研究

通过气喷工艺在石英晶体微天平(QCM)上制备了基于还原氧化石墨烯(RGO)与聚氧化乙烯(PEO)两种材料的复合湿敏薄膜,对环境湿度进行检测。所得纯PEO薄膜及RGO-PEO复合薄膜的表面形貌以及化学特性分别通过扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见光谱进行表征。与基于纯PEO薄膜的湿度传感器相比,基于RGO-PEO复合湿敏薄膜的湿度传感器的动态响应大大提高,其灵敏度从16.3Hz/%RH提升到34.7Hz/%RH。此外,基于复合薄膜的湿度传感器拥有更快的响应/恢复时间,达到传感器吸附/脱附时总频移的63.2%所用时间分别为3s和4 s,而纯PEO薄膜为10 s和12 s;湿滞为1.21%RH,且有较好的长期稳定性。这项研究揭示了基于RGO-PEO复合薄膜的QCM湿度传感器在常温下检测环境湿度的发展潜力。     

高分子湿敏器件的耐水性

为了改善湿敏器件的耐水性能 ,在制备高分子湿敏器件过程中 ,以丙烯酰胺为交联剂并加乙基纤维素保护膜。结果使湿敏器件的耐水性增强 ,但同时也使器件阻值增高 ,湿滞增大 ,吸脱附时间增长。器件再经适当浸水老化后 ,湿滞减小 ,耐水性亦得到进一步改善。     

半导体湿敏器件及其应用

介绍了半导体湿敏器件的基本分类和性能，提出了应用湿敏器件的应注意的有关问题，详述了三种实用测湿，控湿电路。