碳膜湿敏电阻器的内部组成结构是什么样的?
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。
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碳膜湿敏电阻器(也称为碳基湿敏电阻或有机高分子湿敏电阻)的内部组成结构相对简单,主要由以下几个关键部分构成:
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基底/基片:
- 这是整个器件的支撑体,通常由绝缘材料制成。
- 常用材料有陶瓷(如氧化铝)或环氧玻璃纤维板。陶瓷基底更耐高温,性能更稳定。
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电极:
- 在基底的两端或特定位置上,通过印刷、镀膜或真空蒸镀等方法,制作成一对或多对导电金属电极。
- 常用材料包括银、金或铂金浆料,需要具有较好的导电性和防腐蚀能力。电极的形状常设计成叉指状(梳状交叉),以增加电极与湿敏膜的接触面积(电阻有效长度),提高灵敏度。
- 这对电极是连接外部电路,测量湿敏材料电阻变化的关键。
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湿敏感湿膜:
- 这是整个器件的核心部分,直接负责感应环境湿度的变化。
- 它是通过将碳微粒(通常是石墨粉或导电炭黑)均匀分散在一种具有吸湿性的亲水高分子粘合剂中制成的浆料。
- 这种高分子粘合剂通常是水溶性聚合物或含有强亲水基团(如羟基-OH、羧基-COOH或氨基-NH2)的树脂。
- 常见的粘合剂材料包括聚乙烯醇、纤维素衍生物、环氧树脂(改性后含亲水基团)或聚丙烯酸酯等。
- 将这种含有碳粉的高分子浆料通过丝网印刷、浸涂或旋涂等方法涂覆在带有电极的基底上,再经过固化(干燥或热处理)形成一层均匀的多孔薄膜。
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保护层/透湿膜:
- 为了增加器件的稳定性、防止机械损伤、灰尘污染或化学腐蚀,同时允许水蒸气分子自由进出湿敏膜,通常在湿敏膜的外层会涂覆一层透湿性好但机械强度较高的树脂。
- 这层树脂需要有良好的水汽透过率,同时要保护敏感膜不受外部环境侵蚀。
- 常用材料有聚硅氧烷(硅树脂)、多孔陶瓷釉或其他具有选择性透湿的高分子材料。它相当于一个“透气的保护壳”。
总结工作特点:
- 当环境湿度升高时,湿敏膜中的高分子粘合剂吸收水分子而膨胀。
- 高分子膨胀导致其中分散的碳颗粒之间的接触点减少或距离增大。
- 关键点: 在干燥状态下,碳颗粒紧密接触形成许多导电通路,电阻值较低。
- 湿度升高时: 高分子的吸湿膨胀会将原本紧密接触的碳颗粒撑开,破坏或阻断了部分导电通路,使得电阻值增大。因此,碳膜湿敏电阻器通常表现出正特性——即湿度升高,电阻增大;湿度降低,电阻减小。
- 电极负责将这一电阻变化传导到外部电路进行测量。
结构特点总结:
- 核心是有机高分子/碳粉混合物的感湿膜。
- 结构为 “三明治”型:基底-电极-湿敏膜-透湿保护膜。
- 工艺主要为厚膜印刷或涂覆工艺。
这种结构简单、成本较低,但对化学污染物敏感,且长期稳定性相对不如一些陶瓷湿敏元件。
湿敏电阻式传感器的学习课件资料免费下载
最早人们用头发随湿度变化而伸长或缩短现象做毛发湿度计,逐渐有了电阻湿度计,半导体湿度计是近年来才出现的。近几年出现的半导体湿敏传感
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佚名
2021-03-16 17:49:11
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