電容式微濕度傳感器敏感結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、濕度傳感器不僅在傳統(tǒng)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)學(xué)和氣象學(xué)上不可或缺，更在現(xiàn)代軍事、微電子器件和航空航天等前沿科技領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著MEMS技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，濕度傳感器越來(lái)越向著集成化、微型化和多功能化方向發(fā)展，電容式微濕度傳感器就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類依靠敏感電容變化來(lái)檢測(cè)濕度變化的微尺寸傳感器，與傳統(tǒng)濕度傳感器相比，它在加工工藝、制造成本和感濕性能等方面都得到了較明顯的提升。本論文是南京信息工程大學(xué)氣象探測(cè)與信

2、息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助的開(kāi)放基金課題，對(duì)微尺寸濕度傳感器的結(jié)構(gòu)研究有一定的促進(jìn)作用。
　　本文研究的電容式微濕度傳感器是在兩電極中間涂覆感濕材料，濕度改變影響感濕材料介電常數(shù)，從而影響電容值，通過(guò)外圍電路檢測(cè)電容信號(hào)，得到濕度的變化情況。感濕材料、敏感電容結(jié)構(gòu)和加工工藝都是影響電容濕度傳感器的重要因素，本文選用聚酰亞胺作為感濕材料，分析了感濕材料和敏感結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，并用 COMSOL仿真了兩種電容模型，得到了溫度、相對(duì)濕度與電容的關(guān)

3、系曲線，最后制作了一個(gè)懸浮叉指結(jié)構(gòu)電容式濕度傳感器，并完成測(cè)試驗(yàn)證。本論文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　第一，理論分析。對(duì)比分析空氣、多孔氧化物、高分子聚合物以及納米材料等作為感濕材料的優(yōu)缺點(diǎn)，選取聚酰亞胺作為本文所用感濕材料，詳細(xì)介紹了聚酰亞胺的性能和制備過(guò)程，并綜合多種物理感濕模型，得到了本文所用聚酰亞胺的感濕機(jī)理。
　　第二，仿真分析。在兩種基本電容模型基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了懸浮叉指結(jié)構(gòu)用以減小寄生電容的影響，利