高分子电阻型湿敏元件复阻抗的测量

为研究湿敏元件的湿度敏感特性, 在了解湿敏元件导电机理的基础上, 采用复阻抗分析法研究湿敏元件的湿度敏感特性。根据矢量法测量原理设计出有效的阻抗测量电路, 可对湿敏元件在不同湿度下的复阻抗进行测量, 且可实现在不同频率信号下对湿敏元件复阻抗的测量。测量系统主要由程控信号源和相敏检波电路两大部分组成, 分别采用DDS(Direct Digital Synthesizer)技术和模拟乘法器实现, 结构简单, 易于实现。实验结果证明了整个系统设计的可行性。     

基于直、交流电方法的超细纳米二氧化钛的湿敏性能研究

采用醇盐水解沉淀法制备超细纳米TiO₂,平均晶粒尺寸为20 nm.通过X-射线衍射(XRD)和冷场扫描电镜(SEM)对样品的物相结构和形貌进行了表征,利用半导体测试仪Keithley 2400和精密数字电桥TH2828测试了样品在不同湿度环境下的直流伏安特性、交流电容和交流阻抗,分析其湿敏性能并讨论了湿敏机理.     

TiO2:MgF2薄膜的湿敏特性

采用真空镀膜技术制备了TiO2MgF2薄膜湿敏元件,仔细研究了薄膜湿敏元件的感湿特性.结果表明工作频率为100Hz时,该元件在全湿度范围内具有良好的阻抗-湿度特性,感湿特性曲线线性良好;元件具有灵敏度高,滞后小,响应快,长期稳定性好等优点.     

基于ZnO/SiNWs异质结阵列的电容式湿度传感器

采用湿法化学刻蚀方法制备硅纳米线（SiNWs）,对其进行快速热退火处理,利用水浴法在SiNWs表面生长氧化锌（ZnO）纳米线,制备了ZnO/SiNWs异质结湿度传感器.采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了ZnO/SiNWs异质结的表面形貌和结构.测试了ZnO/SiNWs异质结湿度传感器不同湿度环境的电容响应,分析了它的工作机制.测试结果表明：传感器具有相对较大的灵敏度,较短的响应时间,较好的重复性、湿滞特性和稳定性,从而说明ZnO/SiNWs异质结在湿敏领域有很好的应用前景.     

掺杂对TiO2湿敏薄膜特性的改进

采用真空镀膜技术制备TiO2与TiO2∶MgF2薄膜湿敏元件,仔细研究了薄膜湿敏元件的感湿特性.结果表明:掺杂适量MgF2的TiO2∶MgF2薄膜湿敏元件,工作频率为100Hz时,在全湿度范围内具有良好的阻抗-湿度特性,感湿特性曲线线性良好;元件具有灵敏度高,滞后小,响应快,长期稳定性好等优点.     

硅衬底纳米钛酸钡湿敏元件特性分析

以硅片为衬底制作了纳米钛酸钡膜湿敏元件，用硬脂酸盐法合成纳米钛酸钡材料，丝网印刷法将纳米钛酸钡涂在硅衬底上制成电阻式湿敏元件，测试分析了元件的性能参数。结果表明，元件具有较高的灵敏度，元件阻抗和电容值随测试频率及相对湿度而变化，但基本不随测试电压变化，在1V、100Hz条件下，元件阻抗一相对湿度关系曲线的线性最好，由不同湿度的复阻抗平面特性曲线得到了材料感湿特性等效电路，讨论了材料的感湿机理，低湿时，材料本身颗粒电阻和电容及吸附的少量水共同起作用；高湿时，主要是吸附的水分子电离和极化起作用。     

纳米颗粒ZnO薄膜气敏机理研究

采用气体放电活化反应蒸发沉积(GDARE)法低温生长纳米颗粒ZnO薄膜.在不同温度下测试其对乙醇的灵敏度,结果表明:285℃附近纳米颗粒ZnO薄膜的灵敏度最高,为9.76,并且其最佳工作温度区间较窄.通过对ZnO薄膜的AFM表面形貌分析、SEM剖面分析和光学透射谱测试,可推测薄膜具有多孔性柱状晶表面结构,结合ZnO薄膜通入乙醇前后的阻抗谱测试结果,从晶粒晶界效应上对纳米颗粒ZnO薄膜的气敏机理进行了讨论.     

聚酰亚胺/聚乙烯醇湿敏材料性能对比分析

湿度是仓储、民爆等领域一个重要的环境参量,湿敏材料感湿特性直接决定了传感器本身的性能优劣。选择光纤湿度传感器最常用的两种湿敏材料聚酰亚胺和聚乙烯醇作为研究对象,通过在光纤布拉格光栅表面涂覆两种不同的湿敏材料,分别对传感器的灵敏度、响应时间、长期稳定性进行测试。实验结果显示:涂覆聚酰亚胺的湿度传感器线性度可达99.98%,灵敏度为5.4 pm/%,响应时间为9.7 min,最大波长偏移量为5.6 pm;涂覆聚乙烯醇的湿度传感器在相对湿度60%~90%的高湿范围内具有更高的灵敏度,因此更适于高湿环境下的湿度测量。     

多孔硅湿敏特性研究

应用阳极氧化技术在单晶硅片上生长一层多孔硅（ＰＳ）薄膜，用真空镀膜方法分别在其上下两面蒸发一层适当厚度的金属铝作为电极，设计了两种电极图形，制成二端结构的敏感元件．在不同湿度环境下，测出其电容值，得到了多孔硅ＲＨ－Ｃ湿敏特性曲线．通过不同材料、不同工艺条件的试验研究发现：多孔硅湿敏元件的湿敏特性、响应时间与其孔隙率、膜厚等参数有关．从而，确定了适合于敏感应用的材料导电类型、电导率、工艺条件和元件结构     

铝掺杂ZnO基纳米棒气敏传感材料制备及其LPG气敏性能

采用两步化学溶液法制备了ZnO和Al-ZnO纳米棒,利用扫描电子显微镜(FE-SEM)(JSM-6700F,Japan)和X射线衍射仪(XRD)(Rigaku D/Max 2500PC,Japan)进行表面形貌表征和结构分析.气敏测试结果表明,Al-ZnO纳米棒元件在380℃下对500和2 000×10-6液化石油气(LPG)的灵敏度分别为9.5和21,掺杂Al3+能有效提高ZnO纳米阵列元件对LPG的气敏性能.     

多孔硅湿敏特性研究

应用阳极氧化技术在单晶硅片上生长一层多孔硅（ＰＳ）薄膜，用真空镀膜方法分别在其上下两面蒸发一层适当厚度的金属铝作为电极，设计了两种电极图形，制成二端结构的敏感元件。在不同湿度环境下，测出其电容值，得到了多孔硅ＲＨ－Ｃ湿敏特性曲线。通过不同材料、不同工艺条件的试验研究发现：多孔硅湿敏元件的湿敏特性、响应时间与其孔隙率、膜厚等参数有关。从而，确定了适合于敏感应用的材料导电类型、电导率、工艺条件和元件结     

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.     

结露传感器敏感机理的频谱特性分析

实验制备并测量了结露型湿度传感器在不同湿度下的复阻抗特性曲线,分析了器件电阻和电容值随频率的变化,获得相应的等效电路并根据测量数据计算了等效电路中各元件的参数,由此得到器件参数在不同湿度下的最大影响因素并据此分析其敏感机理.结果表明,结露传感器在低湿区的电阻主要来源于导电颗粒电阻和颗粒间界面电阻,在高湿区是颗粒间界面电阻以及电极与湿敏膜之间的接触电阻起主要作用,而在结露区则取决于电极与湿敏膜之间的接触电阻.     

一种高分子电阻型湿度传感器的制备及研究

以苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐(Na-SMA)为湿敏材料,采用浸涂的方法,在小型叉指金电极上成膜,制备了高分子电阻型湿度传感器.研究了浸涂液组成对传感器响应特性的影响.研究表明,随着浸涂液中Na-SMA浓度的提高,元件的电阻、湿滞降低;而随着浸涂液中聚乙烯醇(PVA)浓度的提高,元件的电阻降低,湿滞增加.     

陶瓷湿敏元件老化机理探索

对陶瓷湿敏元件的老化机理作了分析,认为湿敏陶瓷都是由金属氧化物晶体构成,这些金属氧化物具有明显的离子性,易吸附有极性的媒质,除了能吸附水分子外,也能吸附有极性的污染物,形成憎水性表面,造成元件暂时性老化.同时在吸湿、脱湿过程中,多孔陶瓷表面会发生溶解、析晶和蒸发、凝结,使陶瓷表面态发生变化,表面活性降低,造成永久性老化.文中还着重介绍了提高陶瓷湿敏元件稳定性的措施.     

湿敏功能材料的制备及应用研究进展

本文综述了近年来湿度敏感功能材料(以下简称湿敏材料)的制备及研究进展,并按照理化性质和生化性质进行分类总结.其中:按照理化性质分为导电型、比色型和形状记忆型湿敏材料;按照生化性质分为可逆型、不可逆型和可生物降解型湿敏材料.通过对不同类型的湿敏材料进行研究进展总结,以期对湿敏材料的开发与其应用领域的不断拓展具有一定的促进作用.     

测频测周方法集成下高分子湿度传感特性研究

在研制智能化湿度仪的测频测周集成方法基础上,建立传感阻频电路的数学模型,研究湿敏元件的等效电阻和等效电容随湿度变化规律,并指出了获得良好湿敏传感特性的方法。     

测频测周方法集成下湿度传感电路的参数优化

在研制智能化湿度仪的测频测周集成方法基础上,组合传感阻频电路的数学模型,研究了湿敏元件的等效电阻和等效电容随湿度的变化规律,进而实现对传感阻频电路的参数优化,获得了优良的湿敏传感特性,同时通过简单的运算求取有效的最优参数下的标定数据。     

剑状微棒ZnO材料的水热合成与气敏性能研究

以氯化锌(ZnCl2)和25%浓度氨水为原料,CTAB表面活性剂存在时,利用水热法制备了剑状微棒ZnO材料.采用X射线衍射仪和透射电镜等测试手段,对其物相和结构进行了表征.结果表明:此粉体材料结晶良好,直径小于4μm,长度为35μm.利用该材料制成气敏元件,并用静态配气法测试了元件的气敏性能.研究发现:元件在200℃工作温度下,对丙酮气体有很好的灵敏度和选择性及较好的响应恢复特性.并对气敏机理进行了探讨.     

陶瓷湿度敏感元件的相对湿度-频率的线性转换

本文探讨了陶瓷湿敏元件的导电机理;介绍了用无稳态多谐振荡器的R-f转换,使该元件的非线性特性转换成线性化频率输出的一种新技术.通过理论推导给出了线性输出的解析表达式.还作了实验验证.采用这种新技术可以使湿敏元件的线性化问题简化.湿度-频率转换器的线性范围为20～80％RH,灵敏度可达30Hz/%RH.此种转换技术对解决其它非线性敏感元件线性化问题也有一定的指导意义.