第9章 氣濕敏傳感器

1、第9章 氣、濕敏傳感器1傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)第9章 氣、濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器29.19.19.29.2氣敏傳感器濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器3氣敏傳感器和濕敏傳感器是利用物質(zhì)的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)氣體中的某些成分或水汽進(jìn)行檢測(cè)的器件 。檢測(cè)氣體的成分或水汽的濕度時(shí)，用得最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器和半導(dǎo)體濕敏傳感器。第9章 氣、濕敏傳感器49.19.1氣敏傳感器半導(dǎo)體氣敏傳感器主要利用半導(dǎo)體與某些氣體接觸時(shí)其半導(dǎo)體氣敏傳感器主要利用半導(dǎo)體與某些氣體接觸時(shí)其特性會(huì)發(fā)生變化這一現(xiàn)象來檢測(cè)氣體的成分或濃度。特性會(huì)發(fā)生變化這一現(xiàn)象來檢測(cè)氣體的成分或濃度。第9章 氣、濕敏傳感器5l 氣敏元件

2、按照其與氣體的相互作用主要局限于半氣敏元件按照其與氣體的相互作用主要局限于半導(dǎo)體表面還是涉及到內(nèi)部，可分為：導(dǎo)體表面還是涉及到內(nèi)部，可分為： 表面控制型表面控制型 體控制型體控制型l 按照半導(dǎo)體變化的物理特性，又可分為按照半導(dǎo)體變化的物理特性，又可分為 電阻式電阻式 非電阻式非電阻式9.19.1氣敏傳感器9.1.19.1.1半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件第9章 氣、濕敏傳感器69.19.1氣敏傳感器9.1.19.1.1半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件表表9.1半導(dǎo)體氣敏元件的分類半導(dǎo)體氣敏元件的分類 第9章 氣、濕敏傳感器7l 電阻式半

3、導(dǎo)體氣敏元件利用半導(dǎo)體接觸到氣體時(shí)電阻式半導(dǎo)體氣敏元件利用半導(dǎo)體接觸到氣體時(shí)其阻值的改變來檢測(cè)氣體的濃度；非電阻式半導(dǎo)其阻值的改變來檢測(cè)氣體的濃度；非電阻式半導(dǎo)體氣敏元件則根據(jù)氣體的吸附和反應(yīng)，使其某些體氣敏元件則根據(jù)氣體的吸附和反應(yīng)，使其某些關(guān)系特性發(fā)生變化來對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接的檢關(guān)系特性發(fā)生變化來對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接的檢測(cè)。測(cè)。l 氣敏元件不管其種類、應(yīng)用范圍如何，至少都必氣敏元件不管其種類、應(yīng)用范圍如何，至少都必須具備如下條件：須具備如下條件：9.19.1氣敏傳感器9.1.19.1.1半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件第9章 氣、濕敏傳感器8(1) (1) 對(duì)

4、氣體的敏感現(xiàn)象是可逆的。對(duì)氣體的敏感現(xiàn)象是可逆的。(2) (2) 單位濃度的信號(hào)變化量大。單位濃度的信號(hào)變化量大。(3) (3) 能檢測(cè)出的下限濃度低。能檢測(cè)出的下限濃度低。(4) (4) 響應(yīng)重復(fù)特性良好。響應(yīng)重復(fù)特性良好。(5) (5) 選擇性好，即對(duì)與被測(cè)氣體共存的其他氣體不選擇性好，即對(duì)與被測(cè)氣體共存的其他氣體不敏感。敏感。(6) (6) 對(duì)周圍環(huán)境對(duì)周圍環(huán)境( (如溫度、濕度如溫度、濕度) )的依賴性小。的依賴性小。(7) (7) 性能長期穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)比較簡單。性能長期穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)比較簡單。9.19.1氣敏傳感器9.1.19.1.1半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備條件半導(dǎo)體氣敏元件的分類及必備

5、條件第9章 氣、濕敏傳感器99.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器這種類型的氣敏元件利用半導(dǎo)體表面因吸附氣體引這種類型的氣敏元件利用半導(dǎo)體表面因吸附氣體引起電阻阻值變化的物理現(xiàn)象，主要用于檢測(cè)可燃性起電阻阻值變化的物理現(xiàn)象，主要用于檢測(cè)可燃性氣體。氣體。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)靈敏度較高、響應(yīng)速度快等。優(yōu)點(diǎn)：檢測(cè)靈敏度較高、響應(yīng)速度快等。材料：氧化錫、氧化鋅等。材料：氧化錫、氧化鋅等。第9章 氣、濕敏傳感器10通常，氣敏傳感器主要由如下三部分組成：通常，氣敏傳感器主要由如下三部分組成：(1) 氣體敏感元件。氣體敏感元件。(2) 對(duì)敏感元件進(jìn)行加

6、熱的加熱器。對(duì)敏感元件進(jìn)行加熱的加熱器。(3) 支持上述部件的封裝部分。支持上述部件的封裝部分。圖圖9.1示出了一個(gè)有代表性的氣敏傳感器的整體示出了一個(gè)有代表性的氣敏傳感器的整體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器119.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.1某氣敏傳感器的整體結(jié)構(gòu)某氣敏傳感器的整體結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器12氣敏元件是氣敏傳感器的核心，有三種結(jié)構(gòu)類型氣敏元件是氣敏傳感器的核心，有三種結(jié)構(gòu)類型： 燒結(jié)體型燒結(jié)

7、體型:低溫?zé)Y(jié)低溫?zé)Y(jié) 薄膜型：在絕緣襯底上蒸發(fā)或?yàn)R射膜薄膜型：在絕緣襯底上蒸發(fā)或?yàn)R射膜 厚膜型：把漿料印刷到基片上。厚膜型：把漿料印刷到基片上。如圖如圖9.2所示。所示。 9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器139.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.2半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器149.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.2

8、半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器159.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.2半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體氣敏元件的基本結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器16 上述氣敏元件的加熱器是用來燒去附在元件表面上述氣敏元件的加熱器是用來燒去附在元件表面的油霧與塵埃，加速氣體的吸附，從而提高元件的油霧與塵埃，加速氣體的吸附，從而提高元件的靈敏度和響應(yīng)速度。的靈敏度和響應(yīng)速度。 元件的工作加熱溫度取決于氧化材料及被測(cè)氣體元件的工作加熱溫度取決于氧化材料及被測(cè)氣體的種類，一般在的種類，一般在20040020

9、0400o oC C。9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器17 當(dāng)氣體吸附到半導(dǎo)體氣敏元件表面時(shí)，元件的電阻當(dāng)氣體吸附到半導(dǎo)體氣敏元件表面時(shí)，元件的電阻(或電導(dǎo)率或電導(dǎo)率)會(huì)發(fā)生變化，即氣敏元件被加熱到穩(wěn)定會(huì)發(fā)生變化，即氣敏元件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)后，被檢測(cè)的氣體接觸元件的表面而被吸附，狀態(tài)后，被檢測(cè)的氣體接觸元件的表面而被吸附，吸附分子在元件的表面上自由擴(kuò)散吸附分子在元件的表面上自由擴(kuò)散(物理吸附物理吸附)，失，失去其運(yùn)動(dòng)能量。一部分氣體分子被蒸發(fā)，另一部分去其運(yùn)動(dòng)能量。一部分氣體分子被蒸發(fā)，另一部分殘留分子

10、產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處(化學(xué)吸附化學(xué)吸附)。9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器18 氣敏元件如果是氣敏元件如果是N型半導(dǎo)體材料，功函數(shù)型半導(dǎo)體材料，功函數(shù)(功函數(shù)標(biāo)功函數(shù)標(biāo)志著電子從半導(dǎo)體中逸出的能量的大小，功函數(shù)越志著電子從半導(dǎo)體中逸出的能量的大小，功函數(shù)越大，電子越不容易從半導(dǎo)體中逸出大，電子越不容易從半導(dǎo)體中逸出)大于氣體吸附大于氣體吸附分子的離解能，則氣體的吸附分子將向半導(dǎo)體釋放分子的離解能，則氣體的吸附分子將向半導(dǎo)體釋放出電子，自由電子數(shù)目增加，電阻值減小。出電

11、子，自由電子數(shù)目增加，電阻值減小。9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器199.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.3工作原理流程解釋工作原理流程解釋第9章 氣、濕敏傳感器209.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器圖圖9.4N型半導(dǎo)體吸附氣體時(shí)的元件阻值變化情況型半導(dǎo)體吸附氣體時(shí)的元件阻值變化情況第9章 氣、濕敏傳感器21 特點(diǎn)：加熱、穩(wěn)定特點(diǎn)：加熱、穩(wěn)定4 4分鐘以后，才能正

12、常工作。分鐘以后，才能正常工作。9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器221) 氧化錫氧化錫(SnO2)系。高的電導(dǎo)率的系。高的電導(dǎo)率的N型金屬氧化物型金屬氧化物9.1.29.1.2表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件9.19.1氣敏傳感器2) 氧化鐵氧化鐵(Fe2O3)系。特異性質(zhì)系。特異性質(zhì)N型金屬氧化物型金屬氧化物3) 氧化鋅氧化鋅(ZnO)系。高靈敏度系。高靈敏度第9章 氣、濕敏傳感器239.1.39.1.3基于基于MEMSMEMS的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器在

13、微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的硅和硅基在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的硅和硅基MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)技術(shù)，用該技術(shù)，用該技術(shù)制作氣敏等傳感器，容易滿足人們對(duì)氣敏傳感器技術(shù)制作氣敏等傳感器，容易滿足人們對(duì)氣敏傳感器集成化、智能化、多功能化的要求。集成化、智能化、多功能化的要求。9.19.1氣敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器24本節(jié)要點(diǎn)總結(jié)本節(jié)要點(diǎn)總結(jié)1掌握氣敏傳感器分類及其條件。掌握氣敏傳感器分類及其條件。2掌握表面控制型電阻式半導(dǎo)掌握表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏元件的結(jié)構(gòu)類型及其體氣敏元件的結(jié)構(gòu)類型及其工作原理。工作原理。第9章 氣、濕敏傳感器259

14、.29.2濕敏傳感器氣敏傳感器和濕敏傳感器是利用物質(zhì)的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)對(duì)氣體中的某些成分或水汽進(jìn)行檢測(cè)的器件 。檢測(cè)氣體的成分或水汽的濕度時(shí)，用得最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器和半導(dǎo)體濕敏傳感器。第9章 氣、濕敏傳感器269.29.2濕敏傳感器 濕度和溫度對(duì)我們同等重要。濕度和溫度對(duì)我們同等重要。 隨著人們對(duì)濕度檢測(cè)和控制的要求的日益增加，濕隨著人們對(duì)濕度檢測(cè)和控制的要求的日益增加，濕敏傳感器已經(jīng)正在成為電子器件、精密儀表、食品敏傳感器已經(jīng)正在成為電子器件、精密儀表、食品加工、糧食保存、蔬菜保鮮、紡織及化纖等工藝過加工、糧食保存、蔬菜保鮮、紡織及化纖等工藝過程檢測(cè)和控制的必不可少的測(cè)量元件。程檢測(cè)

15、和控制的必不可少的測(cè)量元件。第9章 氣、濕敏傳感器27 空氣中含有水分的多少，即空氣的干濕程度，叫空氣中含有水分的多少，即空氣的干濕程度，叫濕度濕度。 常用的空氣濕度有三種表示方法：常用的空氣濕度有三種表示方法： 絕對(duì)濕度（絕對(duì)濕度（AH: Absolute HumidityAH: Absolute Humidity）；）； 相對(duì)濕度（相對(duì)濕度（RH: Relative HumidityRH: Relative Humidity）；）； 露露( (霜霜) )點(diǎn)溫度。點(diǎn)溫度。9.2.19.2.1濕度及其表示濕度及其表示9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器28絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度(AH, Ab

16、solute Humidity)表示單位體積表示單位體積(即即1 m3)的空氣中所含水氣的質(zhì)量，其定義式為的空氣中所含水氣的質(zhì)量，其定義式為9.2.19.2.1溫度及其表示溫度及其表示9.29.2濕敏傳感器mV待測(cè)空氣中的水氣質(zhì)量；待測(cè)空氣中的水氣質(zhì)量；V待測(cè)空氣總體積。待測(cè)空氣總體積。單位為單位為g/m3.第9章 氣、濕敏傳感器29相對(duì)濕度相對(duì)濕度(RH，Relative Humidity) 定義為待測(cè)空定義為待測(cè)空氣的水氣分壓與相同溫度下水的飽和水氣壓的百分比氣的水氣分壓與相同溫度下水的飽和水氣壓的百分比，其定義式為，其定義式為9.2.19.2.1溫度及其表示溫度及其表示9.29.2濕敏傳

17、感器PV待測(cè)空氣中的水氣分壓；待測(cè)空氣中的水氣分壓；PW相同溫度下水的飽和水相同溫度下水的飽和水氣壓。單位為氣壓。單位為%。第9章 氣、濕敏傳感器30保持壓力一定而降溫，使混合氣體中的水蒸氣達(dá)到飽保持壓力一定而降溫，使混合氣體中的水蒸氣達(dá)到飽和而開始結(jié)露或結(jié)霜時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度和而開始結(jié)露或結(jié)霜時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)溫度(單位為單位為)，9.2.19.2.1溫度及其表示溫度及其表示9.29.2濕敏傳感器目前，應(yīng)用最多的是相對(duì)濕度。目前，應(yīng)用最多的是相對(duì)濕度。第9章 氣、濕敏傳感器31(1) 能滿足所要求的濕度測(cè)量范圍，且響應(yīng)迅速。能滿足所要求的濕度測(cè)量范圍，且響應(yīng)迅速。(2) 在各種氣體環(huán)境中特性

18、穩(wěn)定。在各種氣體環(huán)境中特性穩(wěn)定。(3) 受溫度的影響小，能在受溫度的影響小，能在30100的環(huán)境溫的環(huán)境溫度中使用。度中使用。(4) 不受塵埃附著的影響。不受塵埃附著的影響。(5) 工作可靠，互換性好，使用壽命長。工作可靠，互換性好，使用壽命長。(6) 制造簡單，價(jià)格便宜。制造簡單，價(jià)格便宜。9.2.29.2.2對(duì)濕敏傳感器的要求對(duì)濕敏傳感器的要求9.29.2濕敏傳感器濕敏傳感器通常應(yīng)滿足如下要求：濕敏傳感器通常應(yīng)滿足如下要求：第9章 氣、濕敏傳感器32 在通常的環(huán)境中，濕度測(cè)量要比溫度測(cè)量困難得在通常的環(huán)境中，濕度測(cè)量要比溫度測(cè)量困難得多。多。 這是因?yàn)榭諝庵兴魵獾暮可伲以谒魵膺@是

19、因?yàn)榭諝庵兴魵獾暮可?，而且在水蒸氣中各種材料涉及到的種種物理、化學(xué)過程十分復(fù)中各種材料涉及到的種種物理、化學(xué)過程十分復(fù)雜，目前還沒有完全搞清楚所存在的問題。雜，目前還沒有完全搞清楚所存在的問題。9.2.29.2.2對(duì)濕敏傳感器的要求對(duì)濕敏傳感器的要求9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器33 電阻式濕敏傳感器是利用濕敏元件的電氣特性電阻式濕敏傳感器是利用濕敏元件的電氣特性(如如電阻值電阻值)隨濕度的變化而變化的原理進(jìn)行濕度測(cè)量隨濕度的變化而變化的原理進(jìn)行濕度測(cè)量的傳感器。的傳感器。 濕敏元件一般是在絕緣物上浸漬吸濕性物質(zhì)，或者濕敏元件一般是在絕緣物上浸漬吸濕性物質(zhì)，或者通過蒸發(fā)、涂覆

20、等工藝在表面上制備一層金屬、半通過蒸發(fā)、涂覆等工藝在表面上制備一層金屬、半導(dǎo)體、高分子薄膜和粉末狀顆粒而制成的。導(dǎo)體、高分子薄膜和粉末狀顆粒而制成的。9.2.39.2.3電阻式濕敏傳感器電阻式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器34在濕敏元件的吸濕和脫濕過程中，水分子分解出的離在濕敏元件的吸濕和脫濕過程中，水分子分解出的離子子H+的傳導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生變化，從而使元件的電阻值隨濕的傳導(dǎo)狀態(tài)發(fā)生變化，從而使元件的電阻值隨濕度而變化。度而變化。9.2.39.2.3電阻式濕敏傳感器電阻式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器35它是玻璃帶上浸有氯化鋰溶液的浸漬式濕敏元件。濕

21、它是玻璃帶上浸有氯化鋰溶液的浸漬式濕敏元件。濕敏元件的基片材料為無堿玻璃帶。敏元件的基片材料為無堿玻璃帶。9.2.39.2.3電阻式濕敏傳感器電阻式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器氯化鋰濕敏傳感器氯化鋰濕敏傳感器將該玻璃帶浸在乙醇中，除去纖維表面上附著的收集將該玻璃帶浸在乙醇中，除去纖維表面上附著的收集劑，將兩片變成弓字形的鉑箔片夾在基片材料的兩側(cè)劑，將兩片變成弓字形的鉑箔片夾在基片材料的兩側(cè)作為電極。作為電極。第9章 氣、濕敏傳感器369.2.39.2.3電阻式濕敏傳感器電阻式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器氯化鋰濕敏傳感器氯化鋰濕敏傳感器圖圖9.12玻璃帶上浸漬玻璃帶上浸漬LiCl的濕敏元

22、件的結(jié)構(gòu)的濕敏元件的結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器37 陶瓷濕敏傳感器是近年來正在大力發(fā)展的一種新型陶瓷濕敏傳感器是近年來正在大力發(fā)展的一種新型傳感器。由金屬氧化物陶瓷構(gòu)成的濕敏傳感器有傳感器。由金屬氧化物陶瓷構(gòu)成的濕敏傳感器有離離子型子型和和電子型電子型兩類。兩類。 在離子型濕敏元件中，由絕緣材料制成的多孔陶瓷在離子型濕敏元件中，由絕緣材料制成的多孔陶瓷元件由于水分子在微孔中的物理吸附作用元件由于水分子在微孔中的物理吸附作用(毛細(xì)凝毛細(xì)凝聚作用聚作用)，在潮濕氣氛中呈現(xiàn)出在潮濕氣氛中呈現(xiàn)出H+離子，使元件的離子，使元件的電導(dǎo)率增加。電導(dǎo)率增加。9.2.49.2.4陶瓷濕敏傳感器陶瓷濕敏傳感器9.

23、29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器38 電子型濕敏元件是利用分子在氧化物表面上的化學(xué)電子型濕敏元件是利用分子在氧化物表面上的化學(xué)吸附導(dǎo)致元件吸附導(dǎo)致元件電導(dǎo)率改變電導(dǎo)率改變的原理制成的。的原理制成的。9.2.49.2.4陶瓷濕敏傳感器陶瓷濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器399.2.49.2.4陶瓷濕敏傳感器陶瓷濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器圖圖9.15氧化鋯氧化鋯-氧化鎂陶瓷濕敏傳感器的結(jié)構(gòu)氧化鎂陶瓷濕敏傳感器的結(jié)構(gòu)第9章 氣、濕敏傳感器40 電容式濕敏傳感器是利用濕敏元件的電容值隨電容式濕敏傳感器是利用濕敏元件的電容值隨濕度變化的原理進(jìn)行濕度測(cè)量的傳感器。濕度變

24、化的原理進(jìn)行濕度測(cè)量的傳感器。通常通常，這類濕敏元件實(shí)際上是一種吸濕性電介質(zhì)材，這類濕敏元件實(shí)際上是一種吸濕性電介質(zhì)材料的介電常數(shù)隨濕度而變化的薄片狀電容器。料的介電常數(shù)隨濕度而變化的薄片狀電容器。能測(cè)全濕范圍的濕度，且線性好，重復(fù)性好，能測(cè)全濕范圍的濕度，且線性好，重復(fù)性好，滯后小，響應(yīng)快，尺寸小，能在滯后小，響應(yīng)快，尺寸小，能在10 70 的環(huán)境溫度中使用。的環(huán)境溫度中使用。9.2.59.2.5電容式濕敏傳感器電容式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器419.29.2濕敏傳感器圖圖9.20填充型氯化鋰濕度傳感器的原理填充型氯化鋰濕度傳感器的原理9.2.69.2.6電解式濕

25、敏傳感器電解式濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器42 這種傳感器的原理如圖這種傳感器的原理如圖9.209.20所示。兩根電極插在浸所示。兩根電極插在浸透氯化鋰溶液的玻璃纖維中，并加上交流電壓。由透氯化鋰溶液的玻璃纖維中，并加上交流電壓。由于氯化鋰水溶液能導(dǎo)電，通電產(chǎn)生的焦耳熱使其溫于氯化鋰水溶液能導(dǎo)電，通電產(chǎn)生的焦耳熱使其溫度升高，因此將導(dǎo)致溶液中的水分蒸發(fā)。當(dāng)溶液達(dá)度升高，因此將導(dǎo)致溶液中的水分蒸發(fā)。當(dāng)溶液達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，電阻急劇增大，電流減小，促使溫到飽和狀態(tài)時(shí)，電阻急劇增大，電流減小，促使溫度下降。由于溫度下降，因此溶液反過來吸收大氣度下降。由于溫度下降，因此溶液反過來吸收大氣中的水分。中

26、的水分。9.2.69.2.6電解式濕敏傳感器電解式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器43 通過溫度的升高和下降過程的反復(fù)進(jìn)行，最后保持通過溫度的升高和下降過程的反復(fù)進(jìn)行，最后保持在一定的溫度上。達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)，說明氯化鋰水在一定的溫度上。達(dá)到這個(gè)溫度時(shí)，說明氯化鋰水溶液中的水蒸氣壓與周圍空氣的水蒸氣壓相等，于溶液中的水蒸氣壓與周圍空氣的水蒸氣壓相等，于是進(jìn)入平衡狀態(tài)。所以，通過測(cè)量這個(gè)溫度值就能是進(jìn)入平衡狀態(tài)。所以，通過測(cè)量這個(gè)溫度值就能求出周圍的水蒸氣壓，即可得到濕度。這種濕度傳求出周圍的水蒸氣壓，即可得到濕度。這種濕度傳感器的可靠性高，多用于工業(yè)過程中的濕度管理。感器的

27、可靠性高，多用于工業(yè)過程中的濕度管理。9.2.69.2.6電解式濕敏傳感器電解式濕敏傳感器9.29.2濕敏傳感器第9章 氣、濕敏傳感器44本節(jié)要點(diǎn)總結(jié)本節(jié)要點(diǎn)總結(jié)1掌握濕敏傳感器的表示方法。掌握濕敏傳感器的表示方法。2掌握濕敏元件的條件。掌握濕敏元件的條件。3掌握幾種濕度傳感器的工作原掌握幾種濕度傳感器的工作原理。理。第9章 氣、濕敏傳感器459.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用1.1.主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍測(cè)量、控制：測(cè)量、控制：醫(yī)療醫(yī)療呼氣、血液中的氣體等。呼氣、血液中的氣體等。空氣空氣室內(nèi)空氣、鉀荃、大氣質(zhì)量檢測(cè)。室內(nèi)空氣、鉀荃、大氣質(zhì)量

28、檢測(cè)。烹飪烹飪烘箱、爐灶控制。烘箱、爐灶控制。飲酒飲酒酒后駕駛檢測(cè)。酒后駕駛檢測(cè)。第9章 氣、濕敏傳感器469.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用1.1.主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍災(zāi)害預(yù)防：災(zāi)害預(yù)防：漏氣漏氣液化氣、煤氣、一氧化碳、瓦斯、有毒氣體液化氣、煤氣、一氧化碳、瓦斯、有毒氣體檢測(cè)。檢測(cè)。缺氧缺氧不完全燃燒，一氧化碳檢測(cè)。不完全燃燒，一氧化碳檢測(cè)。9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用第9章 氣、濕敏傳感器471.1.主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍防止公害：防止公害：大氣污染大氣污染二氧化硫等檢測(cè)。二氧化硫等檢測(cè)。汽車尾氣汽車尾氣燃燒檢測(cè)。燃燒檢測(cè)。9.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3

29、.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用第9章 氣、濕敏傳感器482.2.應(yīng)用應(yīng)用家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器家用煤氣、液化石油氣泄漏報(bào)警器有不少型號(hào)可供選家用煤氣、液化石油氣泄漏報(bào)警器有不少型號(hào)可供選擇。圖擇。圖9.109.10所示為一種簡單、廉價(jià)的家用煤氣、液化所示為一種簡單、廉價(jià)的家用煤氣、液化石油氣泄露報(bào)警器電路。該電路能承受較高的交流電石油氣泄露報(bào)警器電路。該電路能承受較高的交流電壓，因此，可直接由壓，因此，可直接由220 V220 V市電供電，且不需要再加復(fù)市電供電，且不需要再加復(fù)雜的放大電路，就能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器等來報(bào)警。雜的放大電路，就能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器等來報(bào)

30、警。9.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用第9章 氣、濕敏傳感器492.2.應(yīng)用應(yīng)用家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器9.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用圖圖9.10家用煤氣、液化石油氣泄漏報(bào)警器電路家用煤氣、液化石油氣泄漏報(bào)警器電路第9章 氣、濕敏傳感器502.2.應(yīng)用應(yīng)用家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器關(guān)于氖管與保險(xiǎn)管：關(guān)于氖管與保險(xiǎn)管：9.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用從外觀上看，氖管里面不相連，而保險(xiǎn)管相連

31、。氖管里從外觀上看，氖管里面不相連，而保險(xiǎn)管相連。氖管里充的是氖氣，保險(xiǎn)管里一般不充什么其他特殊氣體。充的是氖氣，保險(xiǎn)管里一般不充什么其他特殊氣體。從本質(zhì)看，氖管的作用是指示用的，通過電流會(huì)發(fā)出橙從本質(zhì)看，氖管的作用是指示用的，通過電流會(huì)發(fā)出橙色的光，而保險(xiǎn)管在電流正常時(shí)，沒什么變化。色的光，而保險(xiǎn)管在電流正常時(shí)，沒什么變化。第9章 氣、濕敏傳感器512.2.應(yīng)用應(yīng)用家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器家用煤氣、液化氣泄漏報(bào)警器保險(xiǎn)管：當(dāng)電流超過其額定電流時(shí)，會(huì)自動(dòng)燒斷。保險(xiǎn)管：當(dāng)電流超過其額定電流時(shí)，會(huì)自動(dòng)燒斷。氖管：相當(dāng)于指示燈，通電時(shí)會(huì)發(fā)出橙色光，它主要氖管：相當(dāng)于指示燈，通電時(shí)會(huì)發(fā)出橙色光，它主

32、要是說明有電流通過。是說明有電流通過。需要注意的是，對(duì)于接需要注意的是，對(duì)于接220220的家電產(chǎn)品，一定要有可的家電產(chǎn)品，一定要有可靠的漏電保護(hù)?？康穆╇姳Ｗo(hù)。9.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用9.3.19.3.1氣敏傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器的應(yīng)用第9章 氣、濕敏傳感器529.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用1.1.主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍家用電器：家用電器：空調(diào)機(jī)器、干燥機(jī)、加濕器空調(diào)機(jī)器、干燥機(jī)、加濕器.9.3.29.3.2濕敏傳感器的應(yīng)用濕敏傳感器的應(yīng)用汽車：汽車：散熱器，防止結(jié)露。散熱器，防止結(jié)露。醫(yī)療：醫(yī)療：呼吸器系統(tǒng)。呼吸器系統(tǒng)。工業(yè)：工業(yè)：紡織、纖維、食品干燥、電子產(chǎn)品生產(chǎn)，集成紡織、纖維、食品干燥、電子產(chǎn)品生產(chǎn)，集成電路生產(chǎn)。電路生產(chǎn)。第9章 氣、濕敏傳感器539.39.3氣、濕敏傳感器的應(yīng)用1.1.主要應(yīng)用范圍主要應(yīng)用范圍農(nóng)林畜牧：農(nóng)林畜牧：蔬菜大棚濕、溫度控制、土壤水分、芽苗蔬菜大棚濕、溫度控制、土壤水分、芽苗培育、茶田防霜、飼養(yǎng)鵝鴨。培育、茶田防霜、飼養(yǎng)鵝鴨。9.