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三种土壤湿度传感器的分析比较

日期:2019-08-01 06:36
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摘要:
  通过对三种土壤湿度传感器的研究可知:电容型土壤湿度传感器是由交叉指状铝条构成电容器的电极,利用空气充当电容器的电介质,随空气相对湿度的变化其介电常数发生变化,电容器的电容值也将随之变化,所以该电容器可用作土壤湿度传感器;

  电阻型土壤湿度传感器是由通过感湿传感层的两个电极构成的许多小单元组成,利用小单元的数目改变,使电阻值发生变化,所以可用作土壤湿度传感器;

  离子敏型土壤湿度传感器由敏感膜和转换器两部分组成,利用敏感膜来识别离子的种类和浓度,转换器则将敏感膜感知的信息转换为电信号,因此也可作为土壤湿度传感器。

  同时根据对三种不同类型的土壤湿度传感器结构示意图研究发现:由于多孔硅与CMOS工艺不兼容,并且多孔硅制备的工艺条件及后处理、孔隙及孔径大小的控制很困难,同时多孔硅的感湿机理比较复杂,因此CMOS湿度传感器的主要感湿介质以聚酞亚胺为主。聚酞亚胺类的传感器可与CMOS工艺兼容,成本也较低,并且无需高温加工和加热清洁,它对湿度的感应不像多孔陶瓷易受污染。而若用CMOS工艺生产电阻型湿度传感器和离子敏型湿度传感器,它们需要改动较多CMOS的工艺。例如:改变生产过程的先后顺序,使用新的掩膜板等,这些都会耗费大量的流片资金;并且与标准的CMOS工艺相比,工艺较不成熟,增加了流片的风险性;同时它们存在着难与外围电子封装在一起的困难。

  另外,电容型湿度传感器(CHS)由于感应相对湿度范围大,并且结构与等效形式较简单,生产过程较容易,因此对它的研究受到了广泛重视。以梳状铝电极结构的聚酞亚胺作为电容型土壤湿度传感器的感湿介质的优点主要是可与CMOS工艺相兼容,可利用成熟的标准CMOS工艺来加工,且加工工艺较简单,所以能够把更多的器件(敏感器件或外围的电路器件)集成在同一块芯片上或封装在一起,使土壤湿度传感器具有更好的性能或更多的功能。同时有利于使土壤湿度传感器向小型化、集成化、成本低、功能**等好的方向发展。

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