有机高分子湿度传感器常用的有高分子电阻式湿度传感器、高分子电容式湿度传感器和结露传感器等。
(1)高分子电阻式湿度传感器。其工作原理是由于水吸附在能作为电解质电解产生正、负离子的高分子膜上,在低湿下,因吸附量少,不能产生荷电离子,所以电阻值较高。当相对湿度增加时,吸附量也增加,大量的吸附水就成为导电通道,高分子电解质电解产生的正负离子起到载流子作用,这就使高分子湿度传感器的电阻值下降。利用这种原理制成的传感器称为电阻式高分子湿度传感器。
(2)高分子电容式湿度传感器。在高分子材料吸水后,元器件的介电常数随环境相对湿度的改变而变化,从而引起电容的变化。元器件的介电常数是水与高分子材料两种介电常数的总和。当含水量以水分子形式被吸附在高分子介质膜中时,由于高分子介质的介电常数(3 ~6)远远小于水的介电常数(81),所以介质中水的成分对总介电常数的影响比较大,使元器件对湿度有较好的敏感性能。高分子电容式湿度传感器的结构,如图8-8 所示。它在绝缘衬底上制作一对平板金(Au)电极,然后在上面涂敷一层均匀的高分子感湿膜做电介质,在表层以镀膜的方法制作多孔浮置电极(Au 膜电极),形成串联电容。
(3)结露传感器。结露传感器是利用了掺入碳粉的有机高分子材料吸湿后的膨润现象。在高湿下,高分子材料的膨胀会引起其中所含碳粉的间距变化而产生电阻突变。利用这种现象可制成具有开关特性的湿度传感器,即结露传感器。结露传感器的特性曲线,如图8-9 所示。
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图8-8 高分子电容式湿度传感器的结构
图8-9 结露传感器的特性曲线
结露传感器是一种特殊的湿度传感器,它与一般的湿度传感器不同之处在于它对低湿不敏感,仅对高湿敏感。所以结露传感器一般不用于测湿,而作为提供开关信号的结露信号器,用于自动控制或报警。例如,用于检测磁带录像机、照相机结露及小汽车玻璃窗除露等。
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