一文解剖濕敏電阻與濕敏電容的特點和區(qū)別

濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。在我們生活里應(yīng)用非常廣泛，常常在空調(diào)、加濕器、除濕機、樓宇空調(diào)、事務(wù)設(shè)備、溫濕度計、干燥機、玩具、IAQ監(jiān)控、通風(fēng)風(fēng)扇、家用電器、過程控制和儀表、醫(yī)療器械、手持設(shè)備、氣象站、食品加工、打印機、射頻識別、大氣環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、測量儀表等場合能看到它們的身影。

濕敏電容濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時,濕敏電容式傳感器的介電常數(shù)發(fā)生變化,使其電容量也發(fā)生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容式傳感器的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化,其精度一般比濕敏電阻要低一些。

在市場上，典型的濕敏電容首推法國Humirel的HS1101LF，該傳感器基于獨特工藝設(shè)計的濕敏電容元件。全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正，長時間飽和下快速脫濕，可以自動化焊接，包括波峰焊，高可靠性與長時間穩(wěn)定性，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，可用于線性電壓或頻率輸出回路，快速反應(yīng)時間快。適用于大批量，低成本應(yīng)用。

濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度 。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。

 當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比 。濕敏電阻的種類很多,例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高,主要缺點是線性度和產(chǎn)品的互換性差。除電阻式、電容式濕敏傳感器元件之外,還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。

在市場上，應(yīng)用比較廣泛的濕敏電阻型號可參考韓國Samyoung的SYH-2R，該傳感器采用專利聚合物涂層，適用于惡劣環(huán)境（-20°C~85°C）、經(jīng)常發(fā)生冷凝和化學(xué)蒸汽場合。具有精度高、測量范圍寬、濕滯回差好、可靠性好、無標(biāo)定要求等優(yōu)點。

濕敏電阻只能用交流的，直流會導(dǎo)致濕敏失效，因為直流的電場會導(dǎo)致高分子材料中的帶電粒子偏向兩極，一定時間以后濕敏電阻就會失效。所以必須用交流維持其動態(tài)平衡，這也是為什么測濕敏電阻阻值要用電橋而不能用普通萬用表的原因。

水分子是極性分子，在直流電場中會分解為H2及O2，影響測量，并且在濕度傳感器中存在導(dǎo)電離子，在高濕情況下，如采用直流電會漂移，造成電導(dǎo)率漂移，影響傳感器的使用壽命。可采用RC充放電，計時方式，有些芯片有RFC功能，亦可使用，或用IC直接產(chǎn)生1KHZ方波，疊加在采樣電阻與濕度傳感器之上，通過AD，在正周期內(nèi)測量分壓亦可�；虿捎媚�擬電路，通過對數(shù)運算進行R/V轉(zhuǎn)換，再AD采樣。濕敏電阻的應(yīng)用：濕敏電阻器廣泛應(yīng)用于洗衣機、空調(diào)器、錄像機、微波爐等家用電器及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面作濕度檢測、濕度控制用。

而目前濕敏電容常規(guī)的生產(chǎn)方法有兩種：一是將信號引出的焊盤制作在基底材料上，多孔電極制作在高分子濕敏薄膜上，形成串聯(lián)的兩個電容，這樣一是增大了元件的尺寸，另一方面同一尺寸下減小了容值，降低了靈敏度。后期改型設(shè)計是采用兩次金屬成膜的方法，在多孔透氣的金屬薄膜和與下電極同時制作的焊盤間再沉積上一層較厚的金屬膜層，將透氣金屬薄膜與焊盤連接，這樣保證元件的尺寸不增加的情況下靈敏度提高，但是透氣金屬薄膜的厚度只能在幾十納米，工藝可控制性不好，而且該層不能對敏感材料層有效保護，容易劃傷，后續(xù)應(yīng)用較為不方便，導(dǎo)致這種電容式高分子濕度傳感器可靠性差。