[发明专利]高性能湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种湿度传感器及其制备方法，尤其是一种高性能湿度传感器及其制备方法。按照本发明提供的技术方案，所述高性能湿度传感器，包括衬底以及设置于所述衬底上的湿度测量单元，所述湿度测量单元包括湿敏电容以及与所述湿敏电容适配的感湿单元体；在所述衬底上还设置湿度测量单元加热体、参比电容以及测温单元体，其中，通过湿度测量单元加热体能对湿度测量单元加热，参比电容与湿敏电容具有相同的电容结构，通过测温单元体能测量湿度测量单元以及参比电容所处环境的环境温度值。本发明能进行温度校准，提高在湿度测量的精度和传感器的性能，同时还能加速水分蒸发，缩短响应时间，可适应湿度快速变换的工作环境。

技术领域

本发明涉及一种湿度传感器及其制备方法，尤其是一种高性能湿度传感器及其制备方法。

背景技术

湿度传感器是一种能将湿度量转换成容易被处理电信号的设备或装置，湿度传感器包括电容式湿度传感器。电容式湿度传感器的原理是：制备在叉指电极间的湿敏材料吸附水分子后，介电常数会发生变化，根据两极板间电容的公式可知，随着介电常数变化，电容值也会发生变化，从而达到湿度传感的目的。

现有的湿度传感器主要存在如下的不足：

1)、温度对湿敏材料的性能影响极大，现有湿度传感器一般在外部集成温度传感器进行温度补偿。

2)、水分子解吸附速度慢，导致湿度传感器无法在湿度快速变化的环境中工作；

3)、灵敏度低，电容式湿度传感器的满量程输出较低，后端的采集电路不容易实现电信号的采样。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高性能湿度传感器及其制备方法，其能进行温度校准，提高湿度测量的精度以及传感器的性能，通过加速水分子蒸发的，缩短响应时间，可适应湿度快速变换的环境。

按照本发明提供的技术方案，所述高性能湿度传感器，包括衬底以及设置于所述衬底上的湿度测量单元，所述湿度测量单元包括湿敏电容以及与所述湿敏电容适配的感湿单元体；

在所述衬底上还设置湿度测量单元加热体、参比电容以及测温单元体，其中，通过湿度测量单元加热体能对湿度测量单元加热，参比电容与湿敏电容具有相同的电容结构，通过测温单元体能测量湿度测量单元以及参比电容所处环境的环境温度值。

所述感湿单元体包括设置于湿敏电容上的感湿纳米结构。

在进行湿度测量时，通过湿敏电容能得到湿敏电容值C1，通过参比电容能得到参比电容值C2，通过测温单元体能得到当前环境温度值T1，且根据当前环境温度值T1能得到湿敏电容校正系数，根据所述湿敏电容校正系数对湿敏电容值C1校准后，能得到湿敏电容校正值C1’；

在得到湿敏电容校正值C1’以及参比电容值C2后，能得到湿度测量电容值C3，其中，C3＝C2-C1’。

所述湿敏电容、湿度测量单元加热体、参比电容以及测温单元体在衬底上处于同一平面。

所述测温单元体包括测温单元第一测温臂、测温单元第二测温臂以及测温单元第三测温臂，测温单元第一测温臂、测温单元第二测温臂以及测温单元第三测温臂间依次串接；

湿度测量单元以及湿度测量单元加热体位于测温单元第一测温臂与测温单元第二测温臂之间，参比电容位于测温单元第二测温臂与测温单元第三测温臂之间，湿度测量单元加热体位于湿敏电容内，且感湿纳米结构分布于湿敏电容以及湿度测量单元加热体上。

所述湿敏电容、湿度测量单元加热体、参比电容以及测温单元体在衬底上方呈叠层分布。

参比电容以及湿敏电容位于湿度测量单元加热体以及测温单元体的上方，参比电容、湿敏电容通过叠层绝缘隔离层与下方的湿度测量单元加热体以及测温单元体绝缘隔离，湿度测量单元加热体位于湿敏电容的正下方，感湿纳米结构分布于湿敏电容上。