湿度是大气中所含水汽的多少。任何行业的工作都离不开空气,而空气的湿度又与工作、生活、生产有直接的联系,为了获得和测量湿度值,就必须对传感器进行研究。 传感器就是自动测量系统中一个把待测量变换成某种电信号的装置,是一种获得信息的手段,是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。传感技术是关于传感器原理、设计、制造及应用的综合技术。 湿度传感器是一类重要的传感器,在仓储、工业生产、过程控制、环境监测、家用电器、气象等许多方面有着广泛的应用。随着科技的发展,人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代要求的实际需要,工作和生活中越来越多的方面需要应用到高性能的湿度传感器,所以对于湿度传感器的研究是十分必要的。 由于微电子技术的飞速发展,大规模集成电路工艺技术也逐步得到完善,集成电路器件的密集度也变得越来越高。若我们能利用标准的CMOS工艺和一定的后加工工艺将传感器部分、信号的处理电路等集成在同一块芯片上,从而进行大规模集成,就可以降低成本,减小整个系统的尺寸,提高系统的可靠性,一直来国内外对于湿度传感器的研究都是很活跃的。因此,本课题选择CMOS兼容电容型湿度传感器的研究是很有意义的。 本文的前两章首先概述了湿度传感器的研究意义,描述了湿度传感器的概述及分类。在比较了多种类型的湿度传感器优缺点的基础上,分析CMOS兼容电容型湿度传感器的优点,并把它作为了本论文研究对象。 本课题的重点在第三章和第四章中进行了研究。主要研究内容为: 1.我们研究的是采用梳状铝电极结构,聚酰亚胺作为感湿介质的电容型湿度传感器。对于这种湿度传感器进行物理建模的过程中,已有的模型存在着仿真结果与实验结果相差很大的问题,因此我们通过分析感湿介质的介电常数吸附水分后变化,考虑其电场分布,对这种可与CMOS工艺兼容的电容型湿度传感器进行了理论推导,物理建模,并且对该模型进行了计算,利用matlab软件对所建理论模型进行了仿真。仿真结果表明所建的模型比常用的Laconte模型更