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陶瓷湿度传感器/金属氧化物湿度传感器构造及原理

时间:2013-05-29      关键字:湿度传感器,陶瓷,金属氧化物,   
陶瓷湿度传感器/金属氧化物湿度传感器构造及原理
陶瓷湿度传感器/金属氧化物湿度传感器构造及原理

 


1. 陶瓷湿度传感器构造与原理:

陶瓷湿度传感器又称金属氧化物湿度传感器,因其感湿材料是由金属氧化物粉末经加压成型、烧结而成陶瓷物。因烧结程度可得很多孔状物,而在多孔质表面上会吸附水蒸气,以形成吸附层,而吸附层内之H+离子会因水蒸气的附着形成电流载子,当湿度高时,吸附层之水蒸气附着的电流容易流动。陶瓷湿度传感器即利用此性质,使湿度变化而转变成阻抗值变化的输出。

以上述原理制成的陶瓷湿度传感器有两种。其一为加热净化型,其构造如图1 所示,它分成感测部、加热部与基座部,其感湿材料多由Mg:Cr2O4-TiO2类的金属氧化物所构成,为多孔质结构。其两面接上与感湿材料热膨胀系数几乎相等且强度大的RuO2电极,再以Pt-Ir 为电极引线,构成湿度感测部。加热部材料为耐热性优良的肯撒尔(Kanhal)合金线,为了防止因加热引起此合金线的氧化,在线表面上涂一层氧化铝水泥烧结而成。为增加加热效率,因此,加热部紧紧围绕传感器。上述两部份全部都植在 Al2O3 之基座上,以引线点焊端子固定之。为了防止基座表面污染引起漏电,影响感湿特性,因此在底部设有保护环。为维持传感器的灵敏度,通常使用前以450~500℃的温度加热数分钟,以消除因长期使用所累积下来的OH 基使H+离子能恢复原先之活性。



图1 陶瓷湿度传感器结构

另一种则为非加热净化型,此类的传感器为了防止OH基的产生,而在多孔质粒子表面,被覆Pd化合物,图3为此传感器之构造。



图2 非加热净化型湿度传感器的微细构造


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