[发明专利]一种差分电容式湿度传感器

权利要求书

1.一种差分电容式湿度传感器，其特征在于，包括衬底、固定梳齿电极、活动梳齿电极、第一折叠式弹簧、第二折叠式弹簧和湿度敏感应变层；

所述第一折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述活动梳齿电极的上端连接，在伸缩方向上的另一端固定在所述衬底上；所述第二折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述活动梳齿电极的下端连接，在伸缩方向上的另一端固定在所述衬底上；所述第一折叠式弹簧、所述第二折叠式弹簧和所述活动梳齿电极组成悬臂梁结构，悬置在所述衬底的上方；

所述固定梳齿电极固定在所述衬底上，且所述固定梳齿电极和活动梳齿电极相互交错形成差分式电容；

所述湿度敏感应变层设置在所述第一折叠式弹簧或所述第二折叠式弹簧内，使所述湿度敏感应变层在吸湿膨胀后，能够带动所述第一折叠式弹簧、所述第二折叠式弹簧和所述活动梳齿电极移动，改变所述活动梳齿电极和所述固定梳齿电极的间距；

所述湿度敏感应变层包括：聚酰亚胺感湿层；

所述第一折叠式弹簧、第二折叠式弹簧和固定梳齿电极上设置有用于测量所述差分式电容的电容值的金属电极。

2.根据权利要求1所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述活动梳齿电极包括连接轴、第一活动电极单元和第二活动电极单元；所述第一活动电极单元包括多个的梳齿电极，相邻梳齿电极之间的间距均为X；所述第二活动电极单元包括多个梳齿电极，相邻梳齿电极之间的间距均为X；其中，X＞0；

所述第一活动电极单元中的各梳齿电极分别连接在所述连接轴的左侧，且垂直于所述连接轴；所述第二活动电极单元中的各梳齿电极分别连接在所述连接轴的右侧，且垂直于所述连接轴；所述第一活动电极单元中的各梳齿电极和所述第二活动电极单元中的各梳齿电极相互错开排列，所错开的间距为Y；Y＜X。

3.根据权利要求2所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述固定梳齿电极包括：第一固定电极单元和第二固定电极单元；所述第一固定电极单元包括多个梳齿电极，相邻梳齿电极之间的间距均为X；所述第二固定电极单元包括多个梳齿电极，相邻梳齿电极之间的间距均为X；

所述第一固定电极单元中的梳齿电极与所述第一活动电极单元中的梳齿电极相互交错形成第一电容；

所述第二固定电极单元中的梳齿电极与所述第二活动电极单元中的梳齿电极相互交错形成第二电容；

所述第一固定梳齿电极单元中的梳齿电极和所述第二固定梳齿单元中的梳齿电极关于所述连接轴对称，使第一电容和第二电容组成所述差分式电容。

4.根据权利要求2所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述第一折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述活动梳齿电极的上端连接，具体为：所述第一折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述连接轴的上端连接；

所述第二折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述活动梳齿电极的下端连接，具体为：所述第二折叠式弹簧在伸缩方向上的一端与所述连接轴的下端连接。

5.根据权利要求3所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述固定梳齿电极通过压焊条固定在所述衬底上，所述压焊条还用于连接所述固定梳齿电极中的各个梳齿电极。

6.根据权利要求1所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述第一折叠式弹簧在伸缩方向上的另一端和所述第二折叠式弹簧在伸缩方向上的另一端分别通过锚点固定在所述衬底上。

7.根据权利要求1值6任一所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述湿度敏感应变层设置在所述第一折叠式弹簧或第二折叠式弹簧内，具体为：

所述第一折叠式弹簧或第二折叠式弹簧内设置有突出边框，所述湿度敏感应变层安装在所述突出边框内。

8.根据权利要求1至6任一所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述固定梳齿电极和所述活动梳齿电极均为N型参杂硅梳齿电极；

所述第一折叠式弹簧和所述第二折叠式弹簧均为N型参杂硅弹簧。

9.根据权利要求1至6任一所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述衬底为玻璃、石英或单面氧化硅片衬底。

10.根据权利要求1至6任一所述的差分电容式湿度传感器，其特征在于，

所述金属电极为铝或金电极。