[发明专利]一种温湿度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制和测控技术领域，尤其涉及一种温湿度传感器。

背景技术

由于环境的温湿度与人们的实际生活和工业生产有着密切的关系，因此近些年来，出现了集成一体化的温湿度传感器。一体化的温湿度传感器将环境中的温度值和湿度值通过敏感材料或元件转化为易于测量的电信号。目前，在日常生活中，温湿度传感器主要运用于空调系统、环境检测等领域。在工业生产中，主要运用于纺织场车间、精细化工厂、化学实验室、超净间等对温湿度要求较高的场所。同时，在安防监控、汽车、家电、消费电子等领域将越来越多的使用温湿度传感器。但是，传统的温湿度传感器大多存在体积大，有可动机械部件，与集成电路兼容性低等缺点，使得温湿度传感器的效果并不十分理想。

发明内容

本发明实施例提出一种温湿度传感器，体积小，质量轻，精度高，集成化程度高，制作工艺简单，且成本低廉。

本发明实施例提供一种温湿度传感器，包括衬底、导电层、湿度敏感层、测试电极和金属电极；

所述导电层形成于所述衬底上，所述湿度敏感层形成于所述导电层上且完全覆盖所述导电层，所述金属电极固定于所述湿度敏感层上，所述测试电极固定于所述衬底上且与所述导电层连接。

进一步地，所述金属电极包括第一梳齿和第二梳齿；所述第一梳齿与所述第二梳齿交错排列。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的温湿度传感器制作工艺简单，采用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术进行制作，体积小，质量轻，集成化程度高，与集成电路的兼容性好，且成本低廉，易于批量生产；通过湿度敏感层的体积膨胀而造成金属电极电容的改变，从而计算出对应的湿度值，能提高线性度和精度。

附图说明

图1是本发明提供的温湿度传感器的一个实施例的剖面示意图；

图2是本发明提供的温湿度传感器的一个实施例的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的温湿度传感器的一个实施例的剖面示意图，包括衬底1、导电层2、湿度敏感层3、测试电极5和金属电极4；

导电层2形成于衬底1上，湿度敏感层3形成于导电层2上且完全覆盖导电层2，金属电极4固定于湿度敏感层3上，测试电极5固定于衬底1上且与导电层2连接。

在本实施例中，当环境中的温度发生变化时，导电层2作为温度敏感层，其电阻值会发生显著的变化，从而通过测量导电层2的阻值变化来获得环境温度的变化量。当环境中的湿度，即空气中水分含量发生变化时，湿度敏感层3吸附空气中的水分子，使得湿度敏感层3的介电常数发生变化，从而通过测量金属电极4的电容值或电阻值的变化来获得环境湿度的变化量。同时，由于环境中的温度和湿度在测量过程中相互影响，通过测量获得的温度和湿度的变化量互相补偿，因而通过计算可获得精确的环境温度值和湿度值。在测试完成后，通过设定的程序对湿度敏感层3进行通电发热，加速湿度敏感层3中水分子的解吸附。

进一步地，如图2所示，金属电极4包括第一梳齿6和第二梳齿7；第一梳齿6与第二梳齿7交错排列。

在湿度敏感层3受到湿度改变而改变体积时，第一梳齿6和第二梳齿7之间的交错距离发生改变，从而产生差分电容，进而通过差分电容的电容值而计算得出湿度值，进一步提高测量的线性度和精度。

优选地，金属电极4为铝或金电极。

优选地，衬底1为半导体硅衬底。

优选地，导电层2由碳化硅、多孔硅或金属材料制成。

优选地，湿度敏感层3由聚酰亚胺、聚苯乙烯或醋酸纤维制成。

本发明实施例提供的温湿度传感器制作工艺简单，采用MEMS技术进行制作，体积小，质量轻，集成化程度高，与集成电路的兼容性好，且成本低廉，易于批量生产；通过湿度敏感层的体积膨胀而造成金属电极电容的改变，从而计算出对应的湿度值，能提高线性度和精度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。