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厚膜濕度傳感器結構，原理及特性介紹
厚膜濕度傳感器結構，原理及特性介紹

1. 厚膜濕度傳感器構造與原理

厚膜濕度傳感器，是最近開發出來的產品，改善了使用前加熱除污的麻煩，它是利用厚膜混合IC 制作技術及電子陶質技術來制作出采用電氣阻抗轉換方式的傳感器。這種傳感器的外圍尺寸為 14.7 x 21.0 x 6.0mm。圖1所示者為這種傳感器的結構。該感測器有兩個金屬厚膜的梳形電極，此兩電極是生成在陶質基板上，在梳形電極的上面形成厚達10μm 的厚膜感濕層，另外在感濕層上又覆蓋一層防止感濕層污染用的過濾器，一般是由多孔性高分子膜形成。此類組件的感濕層為具有多孔質結構的ZrO2 類的厚膜，其上面處理了一層堿金屬以穩定阻抗值的調整過程。傳感器的兩極間傳導介質，則是由感濕層吸著水之后，表面解離產生的氫離子擔任，當濕度高時解離的氫離子增加，傳感器的阻抗隨即降低。



圖1 厚膜濕度傳感器結構外型

2.厚膜濕度傳感器特性

(1)感濕特性：

此類組件的阻抗會隨著相對濕度的變化呈指數式地減少，其感濕范圍在30％RH ~90％RH，圖2 為GH 4007-A的典型感濕特性。（電壓AC1V 頻率100HZ）

圖2 感濕特性

(2)反應速度

圖3為25℃時的濕度反應特性。脫濕過程（90→30％RH）到達平衡的時間比吸濕過程（30→90％RH）還大，大約60秒左右，所以不適用于快速測定中。





圖3 濕度反應特性



(3)溫度特性

圖4 所示為以濕度做參考的溫度特性，在15~35℃，60％RH的時候，系數值約在0.7％RH/℃，所以溫度補償可以很容易達成。



圖4 定濕下的阻抗－溫度依存性



圖5 頻率特性



(4)動作電壓

圖5 所示者為阻抗、電壓之依存性。當電壓超過AC 5V時，阻抗變化將產生非線性之變化，所以一般標準電壓均采用AC1V較多。

(5)頻率特性：

圖6 所示者為頻率特性，在30%RH以上時，數KHz 以下幾乎沒有什么變化，在10％RH 時，使用頻率超過100Hz 即有很大的變化，所以一般使用頻率為配合感濕范圍均在200~300Hz左右。



圖6 阻抗的電壓依存性

(6)可靠性

圖7 所示者為室內放置特性，在1000小時內幾乎不會有什么變化，即使到了3000小時，與初值之差異，也只不過在5％以下。



圖7 室內放置特性