[发明专利]一种自校正MEMS电容式湿度传感器及其制备方法

说明书

本发明提出一种自校正MEMS电容式湿度传感器及其制备方法，包括依次堆叠的帕尔贴制冷器及湿度敏感电容，将MEMS敏感电容与帕尔贴制冷器集成，从而通过帕尔贴制冷器控制敏感电容的温度，可以近似获得相对湿度为0和100%时的电容输出值。进而对湿度传感器的输出进行校正。整个校正过程简单，并且可以由外部电路控制自动完成，提高传感器的测量精度，降低校正成本。

技术领域

本发明属于微机电传感器领域，具体涉及一种自校正MEMS电容式湿度传感器及其制备方法。

背景技术

湿度传感器广泛应用于工业，农业，智能家居等众多领域。湿度传感器利用敏感介质吸湿后电学特性（电阻或电容等）改变进而表征湿度的变化。湿度传感器的性能主要由敏感介质决定，但是敏感介质的特性会随时间发生变化。

湿度传感器的长期稳定性以及校正问题一直是人们关注的焦点。1998年，Masanobu Matsuguch（人名）等人对基于聚酰亚胺的电容式湿度传感器长期稳定性问题进行了研究。2007年，T. Islam（人名）等人对多孔硅湿度传感器的长期稳定性问题进行研究，并且通过软件补偿的方法进行了校正。2015年，Vinod Kumar Khanna（人名）对Al₂O₃湿度敏感材料的长期稳定性进行了研究，同时建立了Al₂O₃材料的老化模型，为相关湿度传感器的校正提供了依据。

湿度传感器的老化漂移主要体现在零点漂移以及灵敏度漂移。现有的湿度传感器往往需要使用专业设备定期进行校正，通常，湿度传感器需要每半年校正一次。湿度传感器的校正工作专业性强，成本高，此外，如果校正不及时可能引起湿度传感器的误差增加、测量结果不准确等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种自校正MEMS电容式湿度传感器，当湿度传感器的零点或者灵敏度发生漂移时，自动补偿漂移带来的测量误差，提高传感器的测试精度，降低校正成本。

为了实现上述的目的，本发明提出一种自校正MEMS电容式湿度传感器及其制备方法，具体方案如下：

一种自校正MEMS电容式湿度传感器，所述MEMS电容式湿度传感器包括依次堆叠的帕尔贴制冷器及湿度敏感电容，其中：

所述帕尔贴制冷器包括：

第一陶瓷基板；

第一电极阵列，所述第一电极阵列设置在所述第一陶瓷基板上；

热电偶阵列，所述热电偶阵列设置在所述第一电极阵列上；

第二电极阵列，所述第二电极阵列设置在所述热电偶阵列上；

第二陶瓷基板，所述第二陶瓷基板设置在所述第二电极阵列上；

所述湿度敏感电容包括：

第一湿度敏感电容电极，所述第一湿度敏感电容电极设置在所述第二陶瓷基板上；

湿度敏感材料层，所述湿度敏感材料层设置在所述第一湿度敏感电容电极上；

第二湿度敏感电容电极，所述第二湿度敏感电容电极设置在所述湿度敏感材料层上。

可选地，所述热电偶阵列由P型掺杂的碲化铋材料和N型掺杂的碲化铋材料交替排列形成。

可选地，所述湿度敏感材料层和/或所述第二湿度敏感电容电极包括多孔金属材料。

可选地，所述多孔金属材料为氧化铝多孔薄膜或者金多孔薄膜。

可选地，所述第一电极阵列的左右两侧的电极为所述帕尔贴制冷器的输入端或者输出端。

本发明还提出一种根据所述自校正MEMS电容式湿度传感器的湿度检测校正方法，包括以下步骤：