專(zhuān)利名稱(chēng)：一種濕度傳感器的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濕度傳感器的加熱裝置，具體涉及一種具有PTC加熱元件的濕度傳感器的加熱裝置。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用于濕度傳感器的濕度敏感材料大致可以分為四大類(lèi)電解質(zhì)型、陶瓷型，半導(dǎo)體結(jié)型和高分子型。其基本原理是通過(guò)水汽的吸附改變材料本身的電特性，吸附類(lèi)型也大致分為物理吸附，化學(xué)吸附或者是多孔材料的毛細(xì)管凝聚等過(guò)程。但是目前的濕度傳感器大都存在材料吸濕之后難以自解吸附的問(wèn)題，也就是傳感器本身無(wú)法重新回到測(cè)量的初始位置，即不能進(jìn)行多次測(cè)量。
使?jié)穸葌鞲衅鹘馕降姆椒ㄒ泊篌w分為光解吸附，電解吸附和熱解吸附等。其中較為常用的是熱解吸附，即通過(guò)加熱的方法使?jié)穸葌鞲衅鹘馕?，目前通常采用的是在濕敏元件上制作加熱元件和溫度測(cè)量元件的方法，解吸附溫度通常需要在200度以上。這種做法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本昂貴，加熱時(shí)間長(zhǎng)，恒溫效果差，等缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的旨在解決現(xiàn)有濕度傳感器無(wú)法自解吸附以及解吸附方法效率低的不足而提供的一種新型濕度傳感器。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種濕度傳感器的加熱裝置，包括PTC熱敏電阻和鋁電極，其特征在于在濕度傳感器中，硅襯底的背面設(shè)置有一PTC熱敏電阻，硅襯底與PTC熱敏電阻之間由鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的正極相接；PTC熱敏電阻與電源之間也由一鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的負(fù)極相接；并在該電路中設(shè)置一控制加熱裝置電路開(kāi)關(guān)的電鍵。
該加熱裝置適用各種類(lèi)型的濕度傳感器，包括電解質(zhì)型、陶瓷型，半導(dǎo)體結(jié)型和高分子型濕度傳感器。
該加熱裝置適用各種類(lèi)型的濕度敏感材料，包括氧化物半導(dǎo)體，高分子聚合物，納米結(jié)構(gòu)材料等。
PTC熱敏電阻具有自動(dòng)恒溫的特點(diǎn)，可根據(jù)傳感器解吸附所需溫度的不同選擇具有不同加熱溫度的PTC元件，可以實(shí)現(xiàn)的溫度在200-300℃之間任意選擇。所述的加熱裝置可以采用直接粘貼的方法固定于傳感器的濕敏元件上或附近，也可以直接沉積在濕敏元件上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的加熱。
所述的加熱電路采用的電源可以是交流電和直流電中的任意一種，其電壓的大小可以根據(jù)響應(yīng)時(shí)間的要求加以選擇。
考慮到防止漏電流的產(chǎn)生，在多孔硅濕度測(cè)量過(guò)程中，在硅襯底上施加以高電位。
通過(guò)本實(shí)用新型所提供的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成的濕度傳感器的加熱裝置，具有既可以讓濕度傳感器實(shí)現(xiàn)自解吸附，又可以實(shí)現(xiàn)熱解吸附過(guò)程中自動(dòng)恒溫，恒溫效果好等優(yōu)點(diǎn)，且自然壽命長(zhǎng)、無(wú)名火、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉也是該濕度傳感器的加熱裝置的一大特點(diǎn)。


附圖1為本實(shí)用新型與濕度傳感器組合后的電路圖；附圖2為PTC加熱元件的加熱和冷卻曲線；附圖3為有無(wú)PTC加熱裝置加熱的濕度傳感器的濕度測(cè)試比較曲線圖中1-多孔硅(PS)2-硅襯底(P-silicon)3-鋁電極(Al)4-PTC熱敏電阻5-鋁電極(Al)6-萬(wàn)用電表7-電源具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例附圖1中，濕度感應(yīng)區(qū)域?yàn)槎嗫坠?，該多孔硅1形成于電阻率為8Ω/cm2的P-silicon2上。進(jìn)行濕度測(cè)試時(shí)，接通濕度測(cè)試電路開(kāi)關(guān)K1，此時(shí)器件中電流為濕度測(cè)試電流I-1電流流向，通過(guò)萬(wàn)用表6記錄多孔硅1表面電阻的變化情況，并通過(guò)串行通訊接口RS232將萬(wàn)用表6所記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C中，用作數(shù)據(jù)處理。為了減小襯底的漏電流，在P-silicon2的背面增加鋁電極3，并將之接到高電位。在每次進(jìn)行濕度測(cè)量之后，需要進(jìn)行下一次的測(cè)量之前，斷開(kāi)濕度測(cè)試電路開(kāi)關(guān)K1，接通加熱電路電源開(kāi)關(guān)K2，通過(guò)電源電壓7提供電壓220V，此時(shí)電流為PTC加熱電流I-2電流流向，PTC熱敏電阻4在短時(shí)間內(nèi)升溫之較高溫度(＞200℃)，使水汽完全解吸附，經(jīng)過(guò)大約60s的加熱過(guò)程以及6min冷卻過(guò)程，多孔硅濕度傳感器便可以進(jìn)行新一次得濕度測(cè)量。
附圖2為PTC加熱元件的加熱和冷卻曲線，從圖中我們可以看到，在接通加熱電路電源開(kāi)關(guān)K2后，經(jīng)過(guò)大約60S，PTC加熱元件的溫度可以達(dá)到200攝氏度以上，且斷開(kāi)K2后，PTC的冷卻時(shí)間為6分鐘左右。
附圖3為室溫下(20℃)多孔硅濕度傳感器在相對(duì)濕度為30％和90％條件下，有無(wú)PTC加熱裝置的響應(yīng)曲線。從附圖3中我們可以看到，在沒(méi)有PTC加熱裝置的情況下，多孔硅傳感器在進(jìn)入到高濕度條件以后不能自解吸附，即不能回到初始測(cè)量點(diǎn)。但使用PTC加熱裝置，可以完全使多孔硅傳感器解吸附，回到初始測(cè)量點(diǎn)，共需時(shí)間大約為10分鐘。同時(shí)我們可以從附圖3中還看到，該多孔硅濕度傳感器的對(duì)30％-90％RH響應(yīng)時(shí)間為60s，大約變化為30KΩ。
權(quán)利要求1.一種濕度傳感器的加熱裝置，包括PTC熱敏電阻和鋁電極，其特征在于在濕度傳感器中，硅襯底背面設(shè)置有一PTC熱敏電阻，硅襯底與PTC熱敏電阻之間由鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的正極相接；PTC熱敏電阻與電源之間也由一鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的負(fù)極相接；并在該電路中設(shè)置一控制加熱裝置電路開(kāi)關(guān)的電鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度傳感器的加熱裝置，其特征在于該加熱裝置適用各種類(lèi)型的濕度傳感器，包括電解質(zhì)型、陶瓷型，半導(dǎo)體結(jié)型和高分子型濕度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度傳感器的加熱裝置，其特征在于該加熱裝置適用各種類(lèi)型的濕度敏感材料，包括氧化物半導(dǎo)體，高分子聚合物和納米結(jié)構(gòu)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度傳感器的加熱裝置，其特征在于所述的加熱裝置可以采用直接粘貼的方法固定于傳感器的濕敏元件上或附近，也可以直接沉積在濕敏元件上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕度傳感器的加熱裝置，其特征在于所述的加熱電路采用的電源可以是交流電和直流電中的任意一種。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種濕度傳感器的加熱裝置，它包括PTC熱敏電阻和鋁電極，其特點(diǎn)為在濕度傳感器中，硅襯底背面設(shè)置有一PTC熱敏電阻，硅襯底與PTC熱敏電阻之間由鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的正極相接；PTC熱敏電阻與電源之間也由一鋁電極連接，該鋁電極與加熱電源的負(fù)極相接；并在該電路中設(shè)置一控制加熱裝置電路開(kāi)關(guān)的電鍵。通過(guò)本實(shí)用新型所提供的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成的濕度傳感器的加熱裝置，具有既可以讓濕度傳感器實(shí)現(xiàn)自解吸附，又可以實(shí)現(xiàn)熱解吸附過(guò)程中自動(dòng)恒溫，恒溫效果好等優(yōu)點(diǎn)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉也是該濕度傳感器的加熱裝置的一大特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B3/08GK2927046SQ20062004166
公開(kāi)日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者張健, 姜濤, 周曉峰 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)