4第二章 第三节 气敏、湿敏电阻传感器
第二章电阻传感器第二讲气敏与湿敏传感器
教师授课方案（首页）授课班级09D电气1、电气2 授课日期课节 2 课堂类型讲授课题第二章电阻式传感器第二讲第三节测温热传感器第四节气敏与湿敏传感器教学目的与要求【知识目标】1、理解测温热传感器的工作特性及应用、掌握测量转换电路2、理解气敏与湿敏电阻的工作特性与应用【能力目标】提高并培养学生实际仪表接线技能及理论联系实际的能力。
【职业目标】通过学生二线、三线、四线接线培养学生爱岗敬业的情感目标。
重点难点重点：掌握测温热传感器的测量转换电路难点：三线制测量转换电路教具教学辅助活动教具：铂热电阻、气敏、湿敏传感器实物、多媒体课件、习题册教学辅助活动：提问、学生讨论一节教学过程安排复习1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、应用2、应变片的工作原理及应变片特性3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电压及优点4、举例说明应变式电阻传感器的应用5分钟讲课1、测温热电阻原理、二线、三线、四线测量转换电路的特点，重点掌握三线制仪表的特点及应用2、气敏电阻及湿敏电阻原理、测量转换电路及应用。
掌握选用不同类型气敏电阻的方法。
70分钟小结1、小结见内页之后2、利用10分钟时间与学生互动答疑13分钟作业习题册第二章温热、气敏、湿敏传感器习题2分钟任课教师：叶睿2011年1月18日审查教师签字：年月日教案附页【复习提问】上节课知识点：1、电位器式传感器的测量原理、转换电路、应用2、应变片的工作原理及应变片特性3、单臂半桥、双臂半桥、四臂全桥的输出电压及优点4、举例说明应变式电阻传感器的应用第二节测温热传感器【新课导入】测量温度的方法有很多：本课程主要学习热电阻以及热电偶测量温度，热电偶传感器将在第九章学习到，本次课学习测温热电阻传感器。
热电阻在工业上被广泛用来测量–200～+9600C范围内的温度。
热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻。
前者仍简称热电阻，后者的灵敏度比前者高十倍以上，又称为热敏电阻。
【本节内容设计】通过测量温度的方法学习测温热传感器的工作特性、测量转换电路以及测温热传感器的应用。
湿敏传感器工作原理
湿敏传感器工作原理
湿敏传感器是一种用于检测环境湿度的传感器。
其工作原理基于湿度对特定材料的电学性质的影响。
湿敏传感器一般由两个电极、一个或多个感湿材料以及一个外壳组成。
感湿材料通常是一种亲水性高的聚合物，如改性聚醚硅橡胶。
当环境中的湿度变化时，感湿材料会吸湿或释湿，导致其电阻值发生变化。
具体来说，湿敏传感器的两个电极与感湿材料在电的连接上并行排列。
当环境湿度低时，感湿材料中的水分含量较低，电阻较大。
而当环境湿度增加时，感湿材料中的水分含量增加，导致材料的电导率增加，电阻减小。
通过测量电阻的变化，就可以反映出环境湿度的变化。
一般来说，湿敏传感器的电阻与湿度之间存在着一定的线性关系。
因此，可以通过校准传感器并使用一定的算法来将电阻值转换成湿度值。
湿敏传感器可广泛应用于气候监测、室内湿度调节控制、农业、仓储、电子设备和医疗设备等领域。
第三章__气敏[2]
![第三章__气敏[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/cc6bfd3383c4bb4cf7ecd1c0.png)
第三章 气敏、湿敏电阻传感器第一节气敏电阻传感器的原理及结构工业、科研、生活、医疗、农业等许多领域都需要测量环境中某些气体的成分、浓度。
例如，煤矿中瓦斯气体浓度超过极限值时，有可能发生爆炸；家庭发生煤气泄漏时，将发生煤气中毒事件；农业塑料大棚中CO 2浓度不足时，农作物将减产；锅炉和汽车发动机汽缸燃烧过程中氧气含量不正确时，效率将降低，并造成环境污染。
使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换成电流、电压信号。
一、气敏电阻的构成气敏电阻的材料是金属氧化物，制作上通过化学计量比的偏离的杂质缺陷制成的。
金属氧化物半导体分为N 型半导体（如2SnO 、23Fe O 等）和P 型半导体（如O C O 、PbO ）等。
为了提高某种气敏电阻对某些气体成分的选择性和灵敏度，合成这些材料时，还掺入催化剂，如钯Pd 、铂Pt 等。
二、气敏电阻的原理及特性金属氧化物在常温下是绝缘体，制成半导体后却显示气敏特性，其机理是比较复杂的。
但是，这种气敏元件接触气体时，由于表面吸附气体，致使它的电阻率发生明显的变化却是肯定的。
这种对气体的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
在常温下主要是物理吸附，是气体与气敏材料表面上分子的吸附，它们之间没有电子交换，不形成化学键。
若气敏电阻温度升高，化学吸附增加，在某一温度时达到最大值。
化学吸附是气体与气敏材料表面建立离子吸附，它们之间有电子的交换，存在化学键力。
若气敏电阻的温度再升高，由于解吸作用，两种吸附同时减小。
例如，用氧化锡（S n O 2）制成的气敏电阻，在常温下吸附某种气体后，其电阻率变化不大，表明此时是物理吸附。
若保持这种气体浓度不变，该元件的电导率随元件本身温度的升高而增加，尤其在100~300℃范围内电导率变化很大，表明此温度范围内化学吸附作用大。
气敏元件工作时需要本身的温度比环境温度高很多。
为此，气敏元件在结构上要有加热器，通常用电阻丝加热，如图3-1所示。
第3章 气湿热敏电阻传感器
3.4热电阻式传感器 • 3.4.1基本概念 热电阻是利用导体材料的电阻随温度变化而变化的特 性来实现对温度的测量的。 铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用 于工业测温，而且被制成标准的基准仪。 • 3.4.2工作原理 1、铂电阻 铂电阻阻值与温度变化之间的关系可以近似用下式表 示：
在0～630.74℃范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为
3. 电阻温度系数 热敏电阻的温度每变化1℃时电阻值的变化率叫做
热敏电阻的电阻温度系数。 即：
R / R = T
4. 耗散系数H 热敏电阻器温度每变化1℃所耗散的功率变化量。
பைடு நூலகம்
5. 时间常数τ
热敏电阻器在零功率测量状态下，当环境温度突变
时电阻器的温度变化量从开始到最终变量的63.2％所需
的时间称为热敏电阻的时间常数 6. 最高工作温度Tmax
3.2 气 敏 传 感 器
3.2.1 概述 气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传 感器。它将气体种类及其浓度等有关的信息转换成电信 号，根据这些电信号的强弱便可获得与待测气体在环境
中存在情况有关的信息。
用途：主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门
的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控
S
Pd栅
D Al SiO2
N＋ P—Si
N＋
图 3-11 钯—MOS场效应晶体管的结构
3.2.3 气敏传感器应用
气体泄露报警、自动控制、自动测试等。
酒精测试仪
呼气管
家用气体报警器
家用气体报警器
图10-31是一种最简单的家用气体报警器电路。气-电转换器件采用测试回路 高电压的直热式气敏元件TGS109。当室内可燃性气体增加时，由于气敏元 件接触到可燃性性气体而其阻值降低，这样流经回路的电流便增加，可直
湿敏电阻传感器原理图
湿敏电阻传感器原理图
摘要：湿敏电阻是一种阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏感元件。
1、工作原理湿敏电阻式传感器主要由感湿层3、电极4和具有一定机械强度的绝缘基片2组成，如图1所示。
感湿层在吸收了环境中的水分后引起两电极间电阻值的变化，这样就将相对湿度的变化转换成电阻值的变化。
图1湿敏电阻结构示意图2、湿敏电阻式传感器的应用湿敏电阻器广泛应用于洗衣机、空调器、录像机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面作湿度检测、湿敏电阻是一种阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏感元件。
1、工作原理
湿敏电阻式传感器主要由感湿层3、电极4和具有一定机械强度的绝缘基片2组成，如图1所示。
感湿层在吸收了环境中的水分后引起两电极间电阻值的变化，这样就将相对湿度的变化转换成电阻值的变化。
图1湿敏电阻结构示意图
2、湿敏电阻式传感器的应用
湿敏电阻器广泛应用于洗衣机、空调器、录像机、微波炉等家用电器及工业、农业等方面作湿度检测、湿度控制用。
如图2所示，是湿度检测器电路原理图。
图2湿度检测器电路原理图
图2所示电路中，由555时基电路、湿度传感器CH等组成多谐振荡器，在振荡器的输出端接有电容器C2，它将多谐振荡器输出的方波信号变为三角波。
当相对湿度变化时，湿度传感器CH的电容量将随着改变，它将使多谐振荡器输出的频率及三角波的幅度都发生相应的变化，输出的信号经VD1，VD2整流和C4滤波后，可从电压表上直接读出与相对湿度相应的指数来。
Rp电位器用于仪器的调零。
湿敏电阻传感器工作原理
湿敏电阻传感器工作原理湿敏电阻传感器工作原理是基于材料的电阻随湿度变化的特性而设计的一种传感器。
它通过测量材料的电阻值来间接检测周围环境的湿度水分含量。
湿敏电阻传感器通常由一种具有湿敏特性的半导体材料制成，如氧化锌（ZnO）或聚合物。
这些材料的电阻值随着湿度的变化而变化，其工作原理主要是利用材料的吸湿性来改变导电路径。
当材料吸湿时，水分会与材料表面发生相互作用，并形成一个致电离子，这些离子会改变材料内部的电导率。
因此，当湿敏材料吸湿时，电阻值会发生变化。
湿敏电阻传感器大多数采用可变电阻的工作模式，根据电阻值的变化来测量湿度。
一般情况下，传感器由两个电极组成，电极之间的材料就是带有湿敏特性的材料。
当材料吸湿时，电阻值会下降，反之，当材料失去水分时，电阻值会上升。
湿敏电阻传感器通常通过一个电路进行测量和处理。
传感器电路一般由一个恒定电流源和一个测量电压源组成。
恒定电流源会通过传感器的湿敏材料，测量电压源则通过传感器的另一端。
当电流通过传感器时，会产生一个与电阻值成正比的电压信号。
测量电压源测量这个电压信号，进而计算出电阻值，从而间接得出湿度的数值。
需要注意的是，湿敏电阻传感器的测量范围通常由其材料的性质和制造工艺决定，不同的传感器会有不同的测量范围和精度。
因此，在选择和应用湿敏电阻传感器时，需要根据具体的要求和应用场景进行选择。
总结起来，湿敏电阻传感器的工作原理是利用材料的电阻随湿度变化的特性来间接测量环境的湿度。
通过测量材料的电阻值，并经过测量和处理电路的计算，最终得出湿度的数值。
传感器的输出信号可以是模拟信号或数字信号，用于不同的应用。
这种传感器具有简单、灵敏、成本低廉等特点，在许多领域中得到了广泛应用。
传感器与检测技术实训三气敏、湿敏传感器
第2章 电阻式传感器
好好休息
第2章 电阻式传感器 3、化学实验室有害气体鉴别
下图所示为有害气体鉴别器的电路。MQS2B是烟雾、 有害气体传感器，平时阻值较高（10kΩ左右）。当有 烟雾或有害气体进入时，阻值急剧下降。
第2章 电阻式传感器
MQS2B的A、B两端电压下降时，＋12V电压经 MQS2B的压降减少，使得B的电压升高，经电阻R1和 RP分压、R2限流加到开关集成电路TWH8778的⑤端。 当⑤端电压达到预定值时，①、②两端导通。
高分子式 光纤湿敏传感器 界限电流式湿敏传感器 二极管式、石英振子、SAW式、微波式、热导式等
湿敏传感器的分类
第2章 电阻式传感器
电阻式湿敏传感器
电阻式湿敏传感器是利用器件电阻值随湿度 变化的基本原理来进行工作的，其感湿特征量 为电阻值。
根据使用感湿材料的不同，电阻式湿敏传感 器可分为： 电解质式(氯化锂） 陶瓷式 高分子式
第2章 电阻式传感器
这些气敏元件全部附有加热器，它的作用是使 附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，同时加速 气体氧化还原反应，从而提高元件的灵敏度和响应 速度，一般加热到200℃～400℃。
第2章 电阻式传感器
◎气敏元件的基本测量电路 半导体式气敏传感器
的基本测量电路主要包 括两部分：即气敏元件 的加热回路和测试回路。
第2章 电阻式传感器
气敏、湿敏电阻式传感器
☆气敏电阻传感器
利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化， 借此来检测待定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。
气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部 门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制。
气敏电阻的材料是金属氧化物
气敏、湿敏传感器
一、气敏电阻传感器气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。
气敏电阻形式繁多，可以检测各种特定对象的气体，如各种还原性气体。
1．还原性气体传感器所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。
还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。
【举例】各种可燃性气体传感器如，酒精传感器、煤气报警器、液化气报警器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等。
2．二氧化钛氧浓度传感器半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体，对氧气十分敏感。
其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。
当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。
TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路介绍【举例】氧浓度传感器可用于汽车尾气测量气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。
二、湿敏电阻传感器湿度包括：绝对湿度和相对湿度，湿度对电子元件的影响很大。
检测湿度的手段很多，如毛发湿度计、干湿球湿度计、石英振动式湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等，本节介绍陶瓷湿敏电阻式湿度传感器。
图2－19是陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框图，它主要用于测量空气的相对湿度。
新型传感器包括气敏传感器、湿敏传感器、微传感器、光栅传感器、光电式传感器、光纤传感器、集成化智能传感器等。
本章分别介绍了这些新型传感器概念、工作原理、性能参数、应用领域等相关问题。
第10章气敏、湿敏传感器本章主要内容10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义2. 结构：半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。
3. 分类：按其制造工艺，分为烧结型、薄膜型和厚膜型；按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种气敏器件。
二. 半导体气敏材料的气敏机理三. SnO2 系列气敏器件1. 主要特性2. 检测电路四. 气敏传感器的应用1 简易家用气体报警2 有害气体鉴别、报警与控制电路3 防止酒后开车控制器10.2 湿敏传感器一．半导体陶瓷湿敏电阻1. 负特性湿敏半导瓷的导电原理2 正特性湿敏半导瓷的导电原理二. 典型半导瓷湿敏元件三. 湿敏传感器的应用1 湿度检测器2 高湿度显示器本章教学要求及重点、难点一．教学要求1.了解气敏、湿敏电阻传感器的结构2. 掌握气敏、湿敏电阻传感器的工作原理及应用二. 重点、难点重点：气敏、湿敏电阻传感器的原理及应用难点：气敏、湿敏电阻传感器的原理10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。
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(b) 电路 汽车后窗玻璃自动去湿装置
房间湿度控制器
湿度控制器电路原理图
录像机结露报警控制电路
录像机结露检测电路
1 4
2 3 1—引引；2—陶陶； 3—感相感；4—多多多
湿敏电阻结构示意图
7.0 6.5
吸吸.0 5.5 5.0 4.5 4.0 40
50
70 80 相相相相 / %RH
60
90
氯化锂湿度—电阻特性曲线
氯化锂湿敏元件的优点：滞后小，不受测试环 优点： 优点 境风速影响， 检测精度高达±５% 缺点： 缺点 ： 耐热性差，不能用于露点以下测量， 器件性能重复性不理想，使用寿命短
第3节 气敏、湿敏电阻传感器 气敏、
1、气敏传感器
类 型 原 理 检测对象
还原性气体、城市排 放气体、丙烷气等
特
点
半导体式
若气体接触到加热的金属 氧 化 物 ( SnO2、Fe2O3、ZnO2 等 ) ， 电阻值会增大或减小 可燃性气体接触到氧气就会 燃烧，使得作为气敏材料的铂 丝温度升高，电阻值相应增大 利用化学溶剂与气体反应产生 的电流、颜色、电导率的增加 等 利用与空气的折射率不同而产 生的干涉现象 根据热传导率差而放热的发热 元件的温度降低进行检测 由于红外线照射气体分子谐振 而吸收或散射量进行检测
氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生 变化而制成的测湿元件。它由引线、基片、感湿层与电极组成。 氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体，在氯化锂（LiCl）溶液 中，Li和Cl均以正负离子的形式存在，而Li＋对水分子的吸引力 强，离子水合程度高，其溶液中的离子导电能力与浓度成正比。 当溶液置于一定温湿场中，若环境相对湿度高，溶液将吸收水 分，使浓度降低，因此，其溶液电阻率增高。反之，环境相对 湿度变低时，则溶液浓度升高，其电阻率下降，从而实现对湿 度的测量。
湿敏传感器的定义 就是一种能将被测环境湿度转换成电信 号的装置。 主要由两个部分组成：湿敏元件和转换 电路，除此之外还包括一些辅助元件，如辅 助电源、温度补偿、输出显示设备等
一个理想的湿敏传感器应具备的性能
使用寿命长，稳定性好 灵敏度高，线性度好，温度系数小 使用范围宽，测量精度高 响应迅速 湿滞回差小，重现性好 能在恶劣环境中使用，抗腐蚀、耐低温和高温等特性好 器件的一致性和互换性好，易于批量生产，成本低 器件感湿特征量应在易测范围内
电阻式
3.2.2 常用湿敏传感器的基本原理
电阻式湿敏传感器 电容式湿敏传感器
电阻式湿敏传感器
电阻式湿敏传感器是利用器件电阻值随 湿度变化的基本原理来进行工作的，其 感湿特征量为电阻值。 根据使用感湿材料的不同，电阻式湿敏 传感器可分为： 电解质式 陶瓷式 高分子式
电解质式（氯化锂） 电解质式（氯化锂）电阻湿敏传感器
多电 / Ω
105 20℃ 104 80℃ 103 0 20 60 相相相相 / %RH 40 80 40℃ 60℃
100
MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器感湿特性
塑塑塑塑 滤滤 陶陶陶陶陶陶
多多多多多
引引
树树树树
ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏传感器结构
陶瓷式电阻湿敏传感器的特点
传感器表面与水蒸气的接触面积大，易于水蒸气的吸 收与脱却； 陶瓷烧结体能耐高温，物理、化学性质稳定，适合采 用加热去污的方法恢复材料的湿敏特性； 可以通过调整烧结体表面晶粒、晶粒界和细微气孔的 构造，改善传感器湿敏特性。
（2）电容式湿敏传感器
电容式湿敏传感器是有效利用湿敏元件电容量随湿度变化 的特性来进行测量的，通过检测其电容量的变化值，从而 间接获得被测湿度的大小。
电容式湿敏传感器结构图
电容式湿敏传感器感湿特性
电容式湿敏传感器检测范围宽，线性好，因此 在实际中得到了广泛的应用
湿敏传感器的应用
RL
RH
(a) 安装示意图
热传导式
红外线吸收 散射式
气敏电阻传感器图片
半导体式气敏传感器的工作原理 半导体式气敏传感器：
利用半导体气敏元件同气体接触，造成 半导体性质发生变化的原理来检测特定 气体的成分或者浓度
半导体式气敏传感器可分为：
电阻式 非电阻式
半导体式气敏传感器的分类
烧结型 电阻式 薄膜型 厚膜型 半导体式气敏传感器 二极管气敏传感器 非电阻式 MOS二极管气敏传感器 MOS二极管气敏传感器 Pd—MOSFET气敏传感器 Pd MOSFET气敏传感器 MOSFET
灵敏度高，构造与电路简 单，但输出与气体浓度不 成比例 输出与气体浓度成比例， 但灵敏度较低
接触燃烧式
燃烧气体
化学反应式
CO、H2、CH4、C2H5OH、 SO2等 与空气折射率不同的 气体，如CO2等 与空气热传导率不同 的气体，如H2等 CO、CO2等
气体选择性好，但不能重 复使用
光干涉式
寿命长，但选择性差 构造简单，但灵敏度低， 选择性差 能定性测量，但装置大， 价格高
绝对湿度给出了水分在空气中的具体含量。
相对湿度（RH） 相对湿度（RH）
相对湿度是指待测空气中实际所含的水蒸气分压与 相同温度下饱和水蒸气压比值的百分数。其数学表达式 为：
PV HT = × 100% PW
相对湿度给出了大气的潮湿程度。实际中常用。
露点（温度）
在一定大气压下，将含有水蒸气的空气 冷却，当温度下降到某一特定值时，空 气中的水蒸气达到饱和状态，开始从气 态变成液态而凝结成露珠，这种现象称 为结露，这一特定温度就称为露点温度
高分子式电阻湿敏传感器
利用高分子电解质吸湿而导致电阻率发生变化的基本原理来进行测量 的。 当水吸附在强极性基高分子上时，随着湿度的增加吸附量增大，吸附 水之间凝聚化呈液态水状态。在低湿吸附量少的情况下，由于没有荷 电离子产生，电阻值很高；当相对湿度增加时，凝聚化的吸附水就成 为导电通道，高分子电解质的成对离子主要起载流子作用。此外，由 吸附水自身离解出来的质子（H+）及水和氢离子（H3O+）也起电荷载流 子作用，这就使得载流子数目急剧增加，传感器的电阻急剧下降。利 用高分子电解质在不同湿度条件下电离产生的导电离子数量不等使阻 值发生变化，就可以测定环境中的湿度。 高分子式电阻湿敏传感器测量湿度范围大，工作温度在0～50℃，响 应时间短（<30s），可作为湿度检测和控制用。
几种负特性半导体陶瓷式湿敏传感 器感湿特性
Fe3O4半导瓷的正湿敏特性
220 200 180
多电 / Ω
160 140 120 100 80 0 20 60 80 相相相相 / %RH 40 100
多金多多 相湿陶陶陶 加加引加 树固固固
陶陶陶陶
引引
MgCr2O4-TiO2陶瓷
108
107
106
缺点：
稳定性差，老化较快，气体识别能力不强，各器件之间的 特性差异大等。
2
湿敏传感器 湿度的定义及其表示方法
所谓湿度，是指大气中水蒸气的含量。 它通常有如下几种表示方法： 绝对湿度（AH） 相对湿度（%RH） 露点
绝对湿度（AH）
绝对湿度是指单位体积空气内所含水蒸气的质量，其 数学表达式为
mV Ha = V
陶瓷式电阻湿敏传感器
通常，用两种以上的金属氧化物半导体材料混合 烧结而成为多孔陶瓷。这些材料有ZnO-LiO2-V2O5系、 Si-Na2O-V2O5系、 TiO2-MgO-Cr2O3系、Fe3O4等，前三 种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿 负特性湿 敏半导体陶瓷，最后一种的电阻率随湿度增加而增大， 敏半导体陶瓷 故称为正特性湿敏半导体陶瓷。 正特性湿敏半导体陶瓷。 正特性湿敏半导体陶瓷
湿敏传感器的主要参数及特性
感湿特性 湿度量程 灵敏度 湿滞特性 响应时间 感湿温度系数 老化特性
感湿特性
湿滞特性
湿敏传感器的分类
电解质式 陶瓷式 高分子式 陶瓷式 湿敏传感器 电容式 高分子式 光纤湿敏传感器 其它 界限电流式湿敏传感器 二极管式、石英振子、SAW式 微波式、 二极管式、石英振子、SAW式、微波式、热导式等
mm
厚膜型气敏器件
厚膜型气敏器件是将SnO2和 ZnO等材料与3％～15％重量 的硅凝胶混合制成能印刷的 厚膜胶，把厚膜胶用丝网印 制到装有铂电极的氧化铝基 片上，在400～800℃高温下 烧结1～2小时制成 优点：一致性好，机械强度 高，适于批量生产
电阻式气敏传感器的特点
优点：
工艺简单，价格便宜，使用方便； 气体浓度发生变化时响应迅速； 即使是在低浓度下，灵敏度也较高。
烧结型气敏器件
烧结型气敏器件的制作是将一定比例的敏感材料 （SnO2、ZnO等）和一些掺杂剂（Pt、Pb等）用水或粘合 剂调合，经研磨后使其均匀混合，然后将混合好的膏状 物倒入模具，埋入加热丝和测量电极，经传统的制陶方 法烧结。最后将加热丝和电极焊在管座上，加上特制外 壳就构成器件。 该类器件分为两种结构：直热式和旁热式。
原理
当氧化型气体吸附到N型半导体（SnO2, ZnO)上， 还原型气体吸附到P型半导体(CrO3)上时，将使 半导体载流子减少，而使电阻值增大。 当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体 吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导 体电阻值下降。
规则总结：
氧化型气体＋N型半导体：载流子数下降， 电阻增加 还原型气体＋N型半导体：载流子数增加， 电阻减小 氧化型气体＋P型半导体：载流子数增加， 电阻减小 还原型气体＋P型半导体：载流子数下降， 电阻增加
直热式气敏器件
直热式器件管芯体积很小，加热丝直接埋在金属氧化 物半导体材料内，兼作一个测量板
旁热式气敏器件
旁热式气敏器件是把高阻加热丝放置在陶瓷绝缘管内， 在管外涂上梳状金电极，再在金电极外涂上气敏半导 体材料，就构成了器件
薄膜型气敏器件
制作采用蒸发或溅射的方 法，在处理好的石英基片 上形成一薄层金属氧化物 薄膜（如SnO2、ZnO等）， 再引出电极。实验证明： SnO2和ZnO薄膜的气敏特性 较好 优点：灵敏度高、响应迅 速、机械强度高、互换性 好、产量高、成本低等