[实用新型]电容式湿度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及湿度传感技术领域，尤其涉及一种电容式湿度传感器。

背景技术

湿度传感器是一种可以通过确定湿度敏感材料由于水分引起的电性质的改变来精确的检测湿度变化的设备，可以广泛应用于汽车、医疗器械、空气净化系统、自动冷却/加热系统、家电、移动设备等中，以维持各种设备/系统的湿度在最佳状态。目前市场上的湿度传感器可以分为电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器，其中，电阻式湿度传感器基于湿度改变导致电阻的变化来测量湿度，这类型湿度传感器应用广泛，主要是因为电阻式湿度传感器相对于电容式湿度传感器在价格上具有很大的优势。然而，近年来，电容式湿度传感器以单芯片的形式制造在半导体衬底上，因此可能可以获得的电容式湿度传感器比电阻式湿度传感器更具有价格方面的竞争力。

此外，相对电阻式湿度传感器，电容式湿度传感器可以呈现出更高的可靠性，并且可呈现更加线性的传感器特征以及可以承受低温的影响，因此，电容式湿度传感器可以作为电容器型器件。该电容器型器件的湿敏材料为介电常数随着水分的变化而改变的聚合物或陶瓷。也即用于感测湿度的湿敏层可以存在于器件内部，并且湿度敏感层的介电常数可以在水分通过湿度敏感层时发生改变，介电常数的改变引起电容的变化，通过电容的变化确定湿度的水平。

美国第3916367号专利公布了将湿度敏感材料覆盖在叉指电极之上，形成测量层。这种平铺叉指电极结构的电容式湿度传感器虽然工艺简单，易于测量电路集成，但是其电容值较小，存在测量灵敏度低的缺点。

美国第4164868号专利公布了湿度敏感材料填充在上下电极之间，这种三明治结构的电容式湿度传感器，为了保证传感器的响应速度，上电极采用有一定透水性的薄的薄膜(约10nm)，这容易导致传感器的上电极中寄生较大的电阻，会对传感器的性能造成不利影响。

美国第6690569号专利公布了在湿度的测量电极中置入加热元件，这样有助于提升湿度传感器在低温时的性能及降低湿滞。但是这样的湿度传感器不能实现温度补偿。

实用新型内容

针对上述存在的平铺叉指电容式湿度传感器具有电容值小、灵敏度低；三明治式存在电极非常薄导致的寄生电阻及需要温度补偿等缺点，提供了一种电容式湿度传感器传感器。

为了达到上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：

一种电容式湿度传感器，包括至少一个第一传感器部件、第二传感器部件、第三传感器部件及衬底，所述传感器部件均相离固设于所述衬底的相同表面；

其中，所述第一传感器部件包括具有几何形状的加热电极层、绝缘层、第一电极层、湿敏层及第二电极层；

所述第一传感器的所述加热电极层叠设于所述衬底表面，

所述绝缘层叠设在所述加热电极层外表面，并延伸至所述衬底表面上；所述第一电极层、湿敏层及第二电极层按所述衬底至所述绝缘层方向依次叠设在所述绝缘层外表面；所述第二电极层表面设有与所述湿敏层相通的通孔；

相对于所述第一传感部件，所述第二、第三传感部件不包括所述加热电极层，且所述第三传感部件的所述第二电极层表面无通孔；

其中，所述几何形状为脉冲波形或锯齿形或波浪线形。

优选地，所述湿敏层为亚胺化的聚酰胺酸层，所述湿敏层厚度为1～10μm。

优选地，所述加热电极层为金属层。

优选地，所述绝缘层为氧化硅层或氮化硅层。

优选地，所述第一电极层和/或所述第二电极层均为金属层。

优选地，所述金属层为铝层或铂金层或金层。

优选地，所述衬底为硅。

上述本实用新型实施例提供的电容式湿度传感器，具有结构简单，各个层间接触牢固、不易发生接触不良等特点；第二电极层通孔的设计，降低了电极寄生电阻的可能性；至少一个第一传感器部件、第二传感器部件及第三传感器部件的设计，实现通过补偿的方式，降低温度漂移并消除其他类型的共模信号干扰；而部分传感器部件设计的加热电极层，能够提升传感器在低温环境下的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电容式湿度传感器的主视图；

图2是本实用新型实施例提供的电容式湿度传感器的后视图；