半导体敏感元件(湿度).ppt

湿度传感器 无源线性变化 有源线性变化 聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，具有负温度系数。在(0～55)℃时，温度系数为(–0.6％～–1.0％)RH/℃。 0 40 20 104 60 80 100 50℃ 10 102 103 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性 25℃ 40℃ R/Ω 相对湿度/% （3）温度特性 电阻式高分子膜湿度传感器 9.高分子湿度传感器 10 湿敏传感器的应用 10.1 湿敏元件的标定 结构简单 ，费用少，操作方便，精度较高，但湿度是不连续的。 饱和盐溶液法（湿度固定点法） 特点: 将饱和盐水溶液置于封闭的容器中，在给定的温度下，盐溶液达到饱和时，其平衡蒸汽压也将恒定。 特点: 双温法 相对湿度: 10.1 湿敏元件的标定 10 湿敏传感器的应用 气体通过具有一定温度的饱和槽，使其成为饱和气体，饱和槽的饱和水蒸气压为et，再将气体通入比饱和槽温度高的试验槽，试验槽温度对应的饱和水蒸气压为ets。 装置简单，难于精确控制温度，精度低。 将被压缩的干燥气体通入一定温度下的饱和槽内，使之变成饱和气体，饱和槽的气体压力为Ps，再将这种饱和气体膨胀到同一温度下的试验槽中，由于压缩气体的膨胀，气体变成了非饱和的气体，若试验槽内的气体压力为Pt。 因高、低湿时气体膨胀情形不一样，对调整压力精度的技术要求高。 特点: 双压法(压缩膨胀法) 相对湿度: 10.1 湿敏元件的标定 10 湿敏传感器的应用 10.2 湿敏元件的温度补偿 半导体陶瓷湿敏元件 （NTC）特性 电阻温度系数（TCR）： 电阻湿度系数（HCR）： 对于负温度系数湿敏元件，温度补偿方法在测试探头回路中串联正温度系数元件。 设Rn=Rp，要使R不随温度变化，必须使 10 湿敏传感器的应用 湿度温度系数＝ 10.3 线性化 并联电阻 满足关系： 优点：简单、方便； 缺点：牺牲灵敏度。 10 湿敏传感器的应用 u0 us R R’ I 10.3 线性化 （1） （2） （5） （3） （6） （4） 10 湿敏传感器的应用 沈 阳 工 业 大 学 课程内容 1 湿度表示方法 2 湿敏传感器分类 3 湿度传感器的主要参数 4 几种常用测量湿度方法 5 半导体陶瓷湿敏元件 6 元素半导体湿敏元件 7 半导体结型和MOS型湿敏元件 8 分子湿度传感器 9 湿敏传感器的应用 10 典型湿度传感器 1 湿度表示方法 在某一温度下，其水蒸气压同其饱和蒸气压的百分比。 相对湿度 单位体积内,空气里所含水蒸气的质量。 绝对湿度 当空气的温度下降到某一特定温度,空气中的水蒸气将向液相转化而凝结成露珠,相对湿度为100％RH，这一特定温度称为空气露点温度。 如果露点温度低于0℃时,水蒸气将结霜,称为霜点温度。 露点温度 霜点温度 湿度： 大气中含有水蒸气的多少,表明大气的干湿程度。 常表示为%RH； 道尔顿部分压力定律：在常温常压下，一定体积混合气体的压力，等于其各组成成分分别单独在相同体积内产生的部分压力之和。 统称露点 毛发式、干湿球式、陶瓷式、有机高分子式、半导体式和电解质式等。 2 湿敏传感器分类 电阻式、电容式和频率式等； 按探测功能 相对湿度、绝对湿度、结露和多功能式四种； 按材料 按湿敏元件输出的电学量 3 湿度传感器的主要参数 A 湿度量程 B 感湿特征量 C 感湿灵敏度 D 特征量温度系数 电容温度系数(%/℃)= 电阻温度系数(%/℃)= ΔT—温度25℃与另一规定环境温度之差； E 感湿温度系数 感湿温度系数(%RH/℃)= ΔT—温度25℃与另一规定环境温度之差； 低湿型（0.5%RH-30%RH） 中湿型（30%RH-70%RH） 高湿型（70%RH-100%RH） 全湿型（0-100%RH） 例：R1%/ R20% F 响应时间 G 湿滞回线和湿滞回差 I 频率特性 加直流电压，会引起湿敏元件的感湿体内水分子电解，致使其电导率随时间的延长而下降。故采用交流电压。 注：通常脱湿响应时间大于吸湿相应时间； H 电压特性 高湿时，频率影响较小；低湿高频时，频率增加，元件阻值下降，上限频率通常由实验决定；为防止水解，频率通常大于50Hz。 3 湿度传感器的主要参数 干球温度计 湿球温度计 刻度盘 纱布 水槽 干湿球式湿度计 4 几种常用测量湿度方法 干湿球式湿度计 利用水蒸发要吸热降温，而蒸发的快慢（即降温的多少）是和当时空气的相对湿度有关。 原理 4 几种常用测量湿度方法 4 几种常用测量湿度方法 用纤维素与约 50微米厚金属箔