浅谈有关陶瓷湿敏传感器的构成与应用- 大数跨境

CERADIR先进陶瓷在线

2025-08-25

导读：在测量湿度这块，早年有毛发湿度计、干湿球湿度计等，后来出现采用电阻型湿度计，缺陷在于仪器灵敏度低，适用范围受限，无法满足现代科学技术发展的要求。而湿敏陶瓷传感器的出现则很好的克服了这些问题，为现代湿度

合适的湿度对于生物、人类生活和生产都是十分重要的。过高的湿度易使衣料、纸张、烟草、食品等霉坏变质；致使精密仪器失灵敏度降低，甚至因绝缘霉变而毁坏；机械、兵器、设备生锈，弹药失效等。相反，空气中湿度过低形成干燥环境也会使木材开裂、制品材质变脆、培养的细菌和其他微生物枯死等现象产生。所以科学的测量和控制湿度，对于工业生产、气象、环保、医疗、食品工业、货物储存、国防等都有十分重要的意义。

在测量湿度这块，早年有毛发湿度计、干湿球湿度计等，后来出现了采用电阻型湿度计，不过缺陷在于仪器灵敏度低，适用范围受限，无法满足现代科学技术发展的要求。而陶瓷湿敏传感器的出现则很好的克服了这些问题，为现代湿度检测和控制领域开拓了新的途径。

按照所测环境湿度的不同，湿敏电阻大致可分为三大类：

1.高湿型。适于相对湿度（RH，Relative Humidity）大于70%的环境。其中的一个特例是结露传感器，湿度达到100%

2.低湿型。适于RH小于40%的环境

3.全湿型。适于RH在0~100%的整个范围。

湿敏陶瓷的特性指标主要有：

①灵敏度（湿敏性）。通常以相对湿度变化1%时阻值变化的百分率表示，写为%/%RH。湿敏电阻要求较高的灵敏度，但过高的灵敏度会使仪表量程过窄，带来不便。

②响应速率。响应速率是指环境变化后到元件阻值发生变化之间所需的时间，最快的不到1秒。最慢的可达数十分钟。从使用要求上讲，当然是越快越好。

③分辨率。分辨率与灵敏度和响应速率相关，用相对湿度的百分数表示。

④温度特性。温度特性是指温度每变化1℃时，元件阻值的变化相当于多少“%RH”的变化。

陶瓷湿敏传感器的构成

陶瓷湿敏传感器由金属氧化物陶瓷构成，分离子型和电子型两类。

①离子型湿敏元件是由绝缘材料制成的多孔陶瓷元件。由于水分子在微孔中的物理吸附作用，在湿空气中呈现H+，使元件的电导率增加，主要成分分两种α-Fe2O3及K2CO3和ZnO.V2O5.LI2O。陶瓷湿度传感器在低湿段电阻随湿度阻值变化较大，在40%-80%RH范围内，线性度比较好，高湿段则变化过小，可见陶瓷湿度传感器在常湿状态下具有较好的特性曲线，而在高湿段，低湿段曲线发生畸变，非线性比较明显。陶瓷湿敏元件的感湿特性还受到温度变化的影响，温度补偿对测量精度是重要的。

②电子型湿敏传感器主要有氧化铝、一氧化镁合成陶瓷湿度传感器元件电导率的增加和减少，利用分子在氧化物表面上的化学吸附作用而成，N型半导体，P型半导体氧化物反应出正湿度特性和负湿度特性。氧化铝和一氧化镁湿度传感器，在700℃以下温度下可以进行湿度测量而比较稳定。但结构复杂，需要加热光栅加热至700℃，耗电大使用条件苛刻，价格昂贵，还要防止空气流速变动所引的特性改变，不易在工业领域普及使用。

陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于湿度滞后，吸附水蒸气能力强且灵敏度高，物理化学性能稳定；响应速度快；体积小，便于批量生产；可加热清洗，有利于在恶劣环境下工作。但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿度传感器迫切解决的问题。

陶瓷湿敏传感器的应用

陶瓷湿敏传感器已广泛应用于各类机具中，例如湿度计、空调器、增湿机、去湿机、微波炉等。其应用领域及用途可见表1所示。

表1.陶瓷湿敏传感器的主要应用领域及用途