湿敏电阻的种类和结构原理

湿敏电阻的种类和结构原理

　　输出电阻信号，阻值随着相对湿度的变化而变化的元件，称为湿敏电阻。湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。

　　1、半导体陶瓷湿敏元件

　　铬酸镁-二氧化钛陶瓷湿敏元件是较常用的一种湿度传感器，它是由MgCr2O4-TiO2固熔体组成的多孔性半导体陶瓷。这种材料的表面电阻值能在很宽的范围内随湿度的增加而变小，即使在高湿条件下，对其进行多次反复的热清洗，性能仍不改变。该元件采用了MgCr2O4-TiO2多孔陶瓷，电极材料二氧化钌通过丝网印制到陶瓷片的两面，在高温烧结下形成多孔性电极。在陶瓷片周围装置有电阻丝绕制的加热器，以450、1min对陶瓷表面进行热清洗。湿敏电阻的电阻-相对湿度特性曲线如图1所示。

图1 电阻-湿度特性曲线

　　图2是这种湿敏元件应用的一种测量电路。图中R为湿敏电阻，为温度补偿用热敏电阻。为了使检测湿度的灵敏度最大，可使R=。这时传感器的输出电压通过跟随器并经整流和滤波后，一方面送入比较器1与参考电压U1比较，其输出信号控制某一湿度；另一方面送到比较器2与参考电压U2比较，其输出信号控制加热电路，以便按一定时间加热清洗。

图2 湿敏电阻测量电路方框图

　　2、氯化锂湿敏电阻

　　图3是氯化锂湿敏电阻的结构图。它是在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂胶状溶液，其表面再涂上一层多孔性保护膜而成。氯化锂是潮解性盐，这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿或脱湿。感湿膜的电阻随空气相对湿度变化而变化，当空气中湿度增加时，感湿膜中盐的浓度降低。

图3 氯化锂湿敏电阻结构

　　图4是一种相对湿度计的电原理框图。测量探头由氯化锂湿敏电阻和热敏电阻组成，并通过三线电缆接至电桥上。热敏电阻是作为温度补偿用，测量时先对指示装置的温度补偿进行适当修正，将电桥校正至零点，就可以从刻度盘上直接读出相对湿度值。电桥由分压电阻组成两个臂，另外，和或和组成另外两个臂。电桥由振荡器供给交流电压。电桥的输出经放大器放大后，通过整流电路送给电流表指示。

图4 相对湿度计原理图

　　3、有机高分子膜湿敏电阻

　　有机高分子膜湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极，然后在其表面涂以具有感湿性能，又有导电性能的高分子材料的薄膜，再涂复一层多孔质的高分子膜保护层。这种湿敏元件是利用水蒸汽附着于感湿薄膜上，电阻值与相对湿度相对应这一性质。由于使用了赢分子材料，所以适用于高温气体中湿牢的测量。

图5是三氧化二铁-聚乙二醇高分子膜湿敏电阻的结构与特性。