第6章磁场与成分参数测量传感器

2023/2/51实用传感器技术教程2磁敏电阻传感器1.2第6章磁场与成分参数测量传感器6.1磁敏二极管和磁敏三极管6.3气敏传感器6.4集成磁场传感器1.26.2湿敏传感器6.43磁场以及成分参数的测量在日常生活以及工业中占据重要的地位。磁场的测量主要是磁场强度以及磁场方向的测量，成分参数测量主要是指气体参数与湿度参数的测量。在本章中，磁场主要是通过磁敏电阻器、集成磁场传感器、磁敏二极管和磁敏三极管进行测量的，而气体参数和湿度参数是通过气敏传感器和湿敏传感器进行测量的。

46.1磁敏电阻传感器磁敏式传感器按其结构可分为体型和结型两大类，前者有霍尔传感器（其材料主要有InSb，InAs，Ge，Si，GaAs等）和磁敏电阻（1nSb，InAs），后者有磁敏二极管（Ge，Si）、磁敏晶体管（Si等）。它们都是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的一种磁敏传感器。56.1.1磁敏传感器原理与结构磁敏电阻器是基于磁阻效应的磁敏元件。

当长方形半导体片受到与电流方向垂直的磁场作用时，不但产生霍尔效应，而且还会出现电流密度下降、电阻率增大的现象。若适当地选几何尺寸，还会出现电阻值增大的现象。前一种现象称为物理磁阻效应，后一种现象称为几何磁阻效应。半导体磁阻器件就是综合利用这样两种效应而制成的磁敏器件。66.1.1磁敏传感器原理与结构1.磁阻效应磁阻效应是指将一载流导体置于外磁场中，其电阻率会发生变化（增大），它是伴随霍尔效应同时发生的一种物理效应。

当温度恒定时，在弱磁场范围内，磁阻与磁感应强度B的平方成正比。如果器件只有在电子参与导电的简单情况下，理论推导出来的磁阻效应方程为76.1.1磁敏传感器原理与结构1.磁阻效应当电阻率变化为时，则电阻率的相对变化率为半导体中仅存在一种载流子时，磁阻效应很弱。若同时存在两种载流子，则磁阻效应很强，此时86.1.1磁敏传感器原理与结构2.磁敏电阻的结构

常见的磁敏电阻有如下三种结构，如图6-1所示。图6-1常见磁敏电阻结构96.1.2磁敏电阻常用型号1.FCC/MC系列磁性传感器

该传感器是一种磁电转换器件，它利用磁敏材料的固有特性，通过不同的特殊电路将磁信号转换为电信号。

参数型号表6-1FCC/MC磁性传感器型号及参数磁灵敏度

V/nT）分辨能力（nT）测量范围（mT）工作温度（℃）频率范围（Hz）电源（V）功耗（mW）尺寸（mm）非晶态FCC-1200.50.2-35~400~16982×62×31FCC-21050.2-35~400~2061082×56×31FCC-3500.20.04-35~400~16982×56×31FCC-4600020.3-35~400.01~161580×90磁膜mc-1550.3-30~500~25004.5382×56×31mc-2500020.3-30~500.01~16580×90106.1.2磁敏电阻常用型号2.CGC系列磁传感器

该传感器可用于地磁脉动观测，它是大地磁法或电磁法勘探仪器的磁场信息接收器。

参数型号表6-2CGC磁传感器型号及参数直流电阻（Ω）电感量（H）分布电容（pF）外壳等效电阻（kΩ）工作灵敏度(V/Hz·t）开路灵敏度（V/r）总长度（mm）重量（kg）CGC-A4306505505514080215036CGC-B135010502003006930120020116.1.3磁敏电阻应用1.InSb磁敏电阻无触点开关

图6-2InSb磁敏电阻无触点开关电路图6-2是利用两端型InSb磁敏电阻的无触点开关电路。将InSb电阻连接到晶体管的基极上，当永磁铁距InSb电阻远一点时，它处于无磁场状态，电阻值R0很小，晶体管集电极有输出电流，处于开状态。当永磁铁距InSb电阻很近（例如间隙为0.1mm），InSb电阻值变为RB（＞3R0），此时基极电流很小，晶体管没有电流输出，处于关状态。由于它的输出较大，因而可直接驱动功率晶体管。126.1.3磁敏电阻应用2.InSb磁敏无接触角度传感器图6-3InSb磁敏无接触角度传感器的外形结构与工作原理图136.1.3磁敏电阻应用2.InSb磁敏无接触角度传感器图6-4InSb磁敏无接触角度传感器输出特性曲线146.1.3磁敏电阻应用3.磁敏电阻放大器15从集成磁场传感器输出信号的形式来划分，它分为两大类，一类称为线性磁场集成传感器，另一类称为磁场角度集成传感器。线性磁场集成传感器是指传感器的输出量是模拟信号，它将电流、磁场等连续变化的模拟信号转换为模拟的霍尔电势输出。它主要包含霍尔元件、稳压电路和放大器三部分。它在工程实际中有着十分广泛的应用。例如，测量磁场强度、位移和电流等。磁场角度集成传感器则是测量磁场角度，可以用于测量转速，方向识别，以及角度测量等。6.2集成磁场传感器166.2.1线性集成磁场传感器1.线性集成霍尔传感器--UGN-350lMUGN-3501M型磁敏元件是一种线性集成霍尔电路，它是将单晶片磁敏单元、线性差动放大器、差动射极跟随输出级和稳压器等集成在一起的一体化器件，它应用起来非常方便简单，且更为可靠灵活。176.2.1线性集成磁场传感器2.具有温度补偿功能的线性集成霍尔传感器

AD22151是一种线性输出磁场传感器，适合用于检测磁场强度和各种特殊位置检测。AD22151的输出电压与施加在垂直器件封装顶面的磁场强度成正比。AD22151适用于单电源，-40~+150℃温度范围内，具有低失调误差、低增益误差、低线性误差和宽失调调节范围。失调电压（磁场零点）为Vcc/2，输入范围为Vcc/2土0.5V，输出灵敏度（外部可调，A=1）为0.4mV/G，输出信号刷新频率为50kHz，输出电压动态范围接近电源电压，对大容性负载驱动能力为1mA。18KMZ52是Philips公司生产的一种磁阻传感器，是利用坡莫合金薄片的磁阻效应测量磁场的高灵敏度磁阻传感器。该磁阻传感器内置两个正交磁敏电阻桥、完整的补偿线圈和设置/复位线圈。6.2.2磁场角度集成传感器引脚符号说明1+Iflip2翻转线圈2VCC2桥电源电压3GND2地4+Icomp2补偿线圈5GND1地6+Icomp1补偿线圈7-Icomp1补偿线圈8-VOUT1桥输出电压9+VOUT1桥输出电压10-Iflip1翻转线圈11+Iflip1翻转线圈12VCC1桥电源电压13-Icomp2补偿线圈14-VOUT2桥电源电压15+VOUT2桥电源电压16-Iflip2翻转线圈表6-3KMZ52引脚说明196.2.3集成磁场传感器的应用1.UGN-350lM构成的高斯计典型的UGN-3501M在磁场1000高斯时有1400mV的灵敏度，线性范围为1000高斯，若在第5脚与第6脚之间各加接一只47Ω士5%电阻，则线性范围可扩展到3000高斯。这可以用来测量磁场的强度和判断磁场的极性。6.2.3集成磁场传感器的应用2.AD22151构成单极性模式下的温度补偿电路20图6-9AD22151构成单极性模式下的温度补偿电路图6-10温度补偿电路中R1电阻值与温度补偿系数的关系曲线6.2.3集成磁场传感器的应用3.可识别转速方向的KM110BH/32应用电路KM110BH/32型是有方向识别功能的转速传感器集成电路，用于转速测量和方向识别等领域。它由磁阻传感元件KMZ10B和一个信号调理电路和一块永久磁铁构成，产生数字电流信号输出，电路具有短路保护功能。216.2.3集成磁场传感器的应用3.可识别转速方向的KM110BH/32应用电路226.3磁敏二极管和磁敏三极管6.3.1磁敏二极管的工作原理和主要特性1.磁敏二极管的结构与工作原理（1）磁敏二极管的结构23（a）结构（b）符号图6-12磁敏二极管结构示意图6.3.1磁敏二极管的工作原理和主要特性

1.磁敏二极管的结构与工作原理（2）磁敏二极管的工作原理24

（a）无外界磁场作用时

（b）外界磁场H+（正向磁场）作用时

（c）外界磁场H-（反向磁场）作用时图6-13磁敏二极管工作原理示意图（2）磁敏二极管的工作原理1）磁电特性在给定的条件下，磁敏二极管的输出电压变化量与外加磁场间的变化关系称为磁敏二极管的磁电特性。25图6-14给出了磁敏二极管单只使用和互补使用时的磁电特性曲线。由图上可以看出，单只使用时，磁敏二极管的正向磁灵敏度大于反向；互补使用时，正、反向磁灵敏度曲线对称，且在弱磁场下有较好的线性。图6-14磁敏二极管的磁电特性曲线（2）磁敏二极管的工作原理2）伏安特性在给定磁场的情况下，磁敏二极管两端正向偏压和通过它的电流的关系曲线称为磁敏二极管的伏安特性。26图6-15锗磁敏二极管的伏安特性曲线（2）磁敏二极管的工作原理2）伏安特性一种如图6-16（a）所示，开始在较大偏压范围内，电流变化比较平坦，随外加偏压的增加，电流逐渐增加。此后，伏安特性曲线上升很快，表现出其动态电阻比较小。另—种如图6-16（b）所示，硅磁敏二极管的伏安特性曲线上有负阻现象，即电流急增的同时，有偏压突然跌落的现象。27

（a）形式一

（b）形式二图6-16硅磁敏二极管的伏安特性曲线（2）磁敏二极管的工作原理3）温度特性及补偿温度特性是指在标准测试条件下，磁敏二极管输出电压变化量U（或在无磁场作用时中点电压Um）随温度变化的规律。一般情况下，磁敏二极管受温度的影响较大，如图6-17所示。28（2）磁敏二极管的工作原理3）温度特性及补偿磁敏二极管的温度特性较差，因此在使用时，需对其进行补偿。图6-18为几种常见的补偿电路。29图6-18温度补偿电路6.3.1磁敏二极管的工作原理和主要特性

2.磁敏二极管的检测

用万用表检测磁敏二极管的电阻，当周围无磁场时表针应在某一位置不动。这时拿一磁铁靠近磁敏二极管，观察表针，应该向某一个方向偏转，离得越近偏转越大。调换一下磁铁的极性，再次重复以上的过程，表针应该向另一个方向发生偏转。如果在整个过程中，万用表的表针根本不动或只向一个方向发生偏转，说明磁敏二极管已经损坏。306.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性1.磁敏三极管的结构与工作原理NPN型磁敏三极管是在弱P型近本征半导体上，用合金法或扩散法形成一个结（即发射结、基极结、集电结）所形成的半导体元件，如图6-20所示。NPN型磁敏三极管的基区较长，基区的结构类似磁敏二极管，也有本征I区和一个高复合r区。长基区分为输运基区和复合基区两部分。31图6-20磁敏三极管的结构和符号6.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性1.磁敏三极管的结构与工作原理当磁敏三极管不受磁场作用时，如图6-21（a）所示。由于磁敏三极管的基区宽度大于载流子有效扩散长度，从而注入的载流子除少部分输入到集电极c外，大部分通过e—I—h而形成基极电流，因而形成了基极电流大于集电极电流的情况。所以，电流放大系数

。当磁敏三极管受到正向磁场（H+）作用时，如图6-21（b）所示，洛伦兹力使载流子向发射结一侧偏转，导致集电极电流明显下降。当磁敏三极管受到反向磁场（H-）作用时，如图6-21（c）所示，载流子在洛仑兹力作用下。向集电结一侧偏转，使集电极电流增大。32图6-21磁敏三极管工作原理6.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性2.磁敏三极管的主要特性（1）伏安特性磁敏三极管的伏安特性类似普通晶体管的伏安特性曲线，图6-22（a）为不受磁场作用时磁敏三极管的伏安特性曲线；图6-22（b）是磁敏三极管在基极恒流条件下（Ib＝3mA），磁场为1kGs时的集电极电流的变化。由图可知，磁敏三极管的电流放大倍数小于1。33图6-22磁敏三极管伏安特性曲线6.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性2.磁敏三极管的主要特性（2）磁电特性磁电特性是磁敏三极管最重要的工作特性，是应用磁敏三极管的基础。国产NPN型3BCM（锗）磁敏三极管的磁电特性曲线如图6-23所示。由图可见，在弱磁场作用时，曲线近似于一条直线。34图6-233BCM磁敏三极管的磁电特性6.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性2.磁敏三极管的主要特性（3）温度特性磁敏三极管对温度比较敏感，锗磁敏三极管（如3ACM、3BCM）的磁灵敏度的温度系数为0.8％/℃；硅磁敏三极管（如3CCM）的磁灵敏度温度系数为-0.6％/℃，因此，实际使用时必须对磁敏三极管进行温度补偿。补偿电路如图6-24（a）所示，当温度升高时，普通硅三极管VT的集电极电流Ic增加，导致硅磁敏三极管VTm的集电极电流也增加，从而补偿了硅磁敏三极管因温度升高而导致的集电极电流下降。其中反馈电阻Re一般取400~800。图6-24（b）所示电路利用锗磁敏二极管的电流随温度升高而增加的特性．使其作为硅磁敏三极管VTm的负载，以弥补硅磁敏三极管因温度升高而引起的电流下降。图6-24（c）是磁敏三极管的差分电路，两只磁敏三极管VTm1、VTm2特性一致，磁极相反。这种电路不仅能实现温度补偿，而且还可以提高磁灵敏度。356.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性2.磁敏三极管的主要特性（3）温度特性36图6-24磁敏三极管的温度补偿电路6.3.2磁敏三极管的工作原理和主要特性2.磁敏三极管的主要特性（4）频率特性3BCM锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为10kHz。（5）磁灵敏度磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度h+和负向灵敏度h-两种。其定义如下：376.3.3磁敏二极管和磁敏三极管常用型号2ACM型磁敏二极管3CCM型磁敏半导体管386.3.3磁敏二极管和磁敏三极管常用型号4CCM型磁敏半导体管6.3.4磁敏二极管和磁敏三极管的应用1.磁敏二极管探伤电路应用图6-25基于磁敏二极管的探伤电路6.3.4磁敏二极管和磁敏三极管的应用2.磁敏无触点开关电路图6-26无触点开关电路6.3.4磁敏二极管和磁敏三极管的应用3.磁敏三极管开关集成电路图6-27磁敏三极管开关集成电路6.4气敏传感器6.4.1气敏传感器基本概念定义气敏传感器就是能够感知环境中气体成分及其浓度的一种敏感器件，它将气体种类及其浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱便可获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警，还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。6.4.1气敏传感器基本概念1.定义

气敏传感器的性能必须满足下列条件：1）对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度并能及时给出报警、显示与控制信号；2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感；3）性能稳定，重复性好；4）动态特性好，对检测信号响应迅速；5）使用寿命长；6.4.2电阻型半导体气敏传感器

电阻型半导体气敏传感器大多使用金属氧化物半导体材料作为气敏元件。它分N型半导体如SnO2、Fe2O3、ZnO等；P型半导体，如CoO、PbO、CuO、NiO等。材料和结构因为许多金属氧化物具有气敏效应，这些金属氧化物都是利用陶瓷工艺制成的具有半导体特性的材料，因此称之为半导体陶瓷，简称半导瓷。半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。6.4.2电阻型半导体气敏传感器1.材料和结构按其结构可分为烧结型、薄膜型和厚膜型，如图6-28所示。图6-28半导体传感器的器件结构6.4.2电阻型半导体气敏传感器1.材料和结构图6-28（a）所示为烧结型气敏元件，它以多孔质陶瓷如SnO2为基材，添加不同物质采用低温（700℃～900℃）制陶方法进行烧结，烧结时埋入铂电极和加热丝，最后将电极和加热丝引线焊在管座上制成元件。图6-28（b）所示为薄膜型气敏元件，是用蒸发或溅射方法，在石英或陶瓷基片上形成金属氧化物薄膜（厚度在100nm以下），用这种方法制成的敏感膜颗粒很小，因此具有很高的灵敏度和响应速度。图6-28（c）所示为厚膜型气敏元件，将气敏材料（SnO2、ZnO）与一定比例的硅凝胶混制成能印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印刷到事先安装有铂电极的氧化铝的基片上，在400℃～800℃的温度下烧结1个～2个小时便制成厚膜型气敏元件。6.4.2电阻型半导体气敏传感器2.工作原理电阻型半导体气敏传感器气敏元件的敏感部分是金属氧化物微结晶粒子烧结体，当它的表面吸附有被测气体时，半导体微结晶粒子接触介面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元件的电阻值随被测气体的浓度改变而变化。这种反应是可逆的，因而可以重复地使用。电阻值的变化是伴随着金属氧化物半导体表面对气体的吸附和释放而产生的，为了加速这种反应，通常要用加热器对气敏元件加热。6.4.2电阻型半导体气敏传感器2.工作原理半导瓷材料SnO2属于N型半导体，N型半导体气敏传感器吸附被测气体时的电阻变化曲线如图6-29所示。图6-29N型半导体气敏传感器吸附被测气体时的电阻变化曲线6.4.2电阻型半导体气敏传感器2.工作原理空气中的氧成分大体上是恒定的，因而氧的吸附量也是恒定的，气敏元件的阻值大致保持不变。如果被测气体与敏感元件接触后，元件表面将产生吸附作用，元件的阻值将随气体浓度而变化，从浓度与电阻值的变化关系即可得知气体的浓度。图6-30所示为典型气敏元件的阻值－浓度关系。图6-30典型气敏元件的阻值-浓度关系6.4.3气敏传感器常用型号1.YM-250型气敏传感器2.TCS816型气敏传感器3.TGS109型气敏传感器6.4.3气敏传感器常用型号4.EGS-N02A型气敏传感器5.EGS-S130P02型气敏传感器6.4.4气敏传感器的应用1.可燃气体泄漏报警器图6-31可燃气体泄漏报警器6.4.4气敏传感器的应用2.防止酒后开车控制器图6-32防止酒后开车控制器原理图6.5湿敏传感器6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类湿度表示法（1）质量百分比和体积百分比质量为M的混合气体中，若含水蒸气的质量为m，则质量百分比为m／M×l00％在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为v，则体积百分比为v／V×100％6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类1.湿度表示法（2）相对湿度和绝对湿度在某一温度下，其水蒸气压同饱和蒸气压的百分比，称为相对湿度，其表示式为RH＝e/es×100％绝对湿度表示单位体积内，空气里所含水蒸气的质量，其定义为Pv＝m／v（3）露点在一定大气压下，将含有水蒸气的空气冷却，当温度下降到某一特定值时，空气中的水蒸气达到饱和状态，开始从气态变成液态而凝结成露珠，这种现象称为结露，这一特定温度就称为露点温度，简称露点。6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类2.湿敏传感器的定义湿敏传感器是能感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿度转换成可用信号的器件或装置。通常，一个理想的湿敏传感器应具备的性能有：使用寿命长，稳定性好；灵敏度高，线性度好，温度系数小；使用范围宽，测量精度高；响应迅速；湿滞回差小，重现性好；能在恶劣环境中使用，抗腐蚀、耐低温和高温等特性好；器件的一致性和互换性好，易于批量生产，成本低；器件感湿特征量应在易测范围内。6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类3.湿敏传感器的主要参数及特性（1）感湿特性感湿特性为湿敏传感器特征量（如：电阻值、电容值等）随湿度变化的特性。常用感湿特征量和被测相对湿度的关系曲线来表示。（2）湿度量程湿度量程为湿敏传感器技术规范所规定的感湿范围。（3）灵敏度灵敏度为湿敏传感器的感湿特征量（如：电阻值、电容值等）随环境湿度变化的程度，即湿敏传感器感湿特性曲线的斜率。由于大多数湿敏传感器的感湿特性曲线是非线性的，因此常采用不同湿度下的感湿特征量之比来表示其灵敏度的大小。（4）湿滞特性同一湿敏传感器吸湿过程（相对湿度增大）和脱湿过程（相对湿度减小）感湿特性曲线不重合的现象就称为湿滞特性。6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类3.湿敏传感器的主要参数及特性（5）响应时间

响应时间是指在一定环境温度下，当被测相对湿度发生跃变时，湿敏传感器的感湿特征量达到稳定变化量的规定比例所需的时间。一般以相应的起始湿度到终止湿度这一变化区间的相对湿度变化所需的时间来进行计算。（6）感湿温度系数

当被测环境湿度恒定不变时，温度每变化1℃，引起湿敏传感器感湿特征量的变化量，就称为感湿温度系数。（7）老化特性

老化特性是指湿敏传感器在一定温度、湿度环境下存放一定时间后，其感湿特性将会发生改变的特性。6.5.1湿敏传感器的基本概念及分类4.湿敏传感器的分类电解质式陶瓷式高分子式湿敏传感器电阻型电容型其他陶瓷式高分子式光纤湿敏传感器界限电流式湿敏传感器二极管式、石英振子式、SAW式、微波式、热导式等6.5.2湿敏电阻的类型及原理1.氯化锂湿敏电阻氯化锂湿敏电阻是典型的电解质湿敏元件，利用吸湿性盐类潮解，离子电导率发生变化而制成的测湿元件。典型的氯化锂湿敏传感器有登莫式和浸渍式两种，如图6-33所示。图6-33氯化锂湿敏传感器的结构6.5.2湿敏电阻的类型及原理1.氯化锂湿敏电阻登莫式传感器结构如图6-33（a）所示，A为涂有聚苯乙烯薄膜的圆管，B为用聚苯乙烯醋酸覆盖在A上的钯丝。登莫式传感器是用两根钯丝作为电极，按相等间距平行绕在聚苯乙烯圆管上，再浸涂一层含有聚苯乙烯醋酸脂（PVAC）和氯化锂（LiCl）水溶液的混合液，当被涂溶液的溶剂挥发干后，即凝聚成一层可随环境湿度变化的感湿均匀薄膜。在一定的温度（20℃～50℃）和相对湿度（20%RH～90%RH）下，经过7天～15天老化处理后制成的。浸渍式传感器结构如图6-33（b）所示，由引线、基片、感湿层与金属电极组成。它是在基片材料上直接浸渍氯化锂溶液构成的，这类传感器的浸渍基片材料为天然树皮。浸渍式传感器结构与登莫式传感器不同，部分地避免了高温下所产生的湿敏膜的误差。由于它采用了面积大的基片材料，并直接在基片材料上浸渍氯化锂溶液，因此具有小型化的特点，适用于微小空间的湿度检测。6.5.2湿敏电阻的类型及原理1.氯化锂湿敏电阻氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体，在氯化锂（LiCl）溶液中，Li+和Cl-分别以正负离子的形式存在，其溶液的离子导电能力与溶液浓度成正比。当溶液置于一定温度的环境中时，若环境相对湿度高，由于Li+对水分子的吸引力强，离子水合程度高，溶液将吸收水分，浓度降低，因此，溶液导电能力随之下降，电阻率增高；反之，当环境相对湿度变低时，溶液浓度升高，导电能力随之增强，电阻率下降。由此可见，氯化锂湿敏电阻的阻值会随环境相对湿度的改变而变化，从而实现对湿度的测量。6.5.2湿敏电阻的类型及原理1.氯化锂湿敏电阻氯化锂湿敏电阻感湿特性曲线如图6-34所示。图中吸湿和脱湿曲线不重合，是因为湿敏元件吸湿和脱湿的响应时间是不相同的，一般总是脱湿比吸湿滞后，这种现象称为湿滞现象。吸湿和脱湿曲线所构成的回线称为湿滞回线。在湿滞回线上对于同一相对湿度下的不同感湿特征量的最大差值称为湿滞回差。一般高湿时的回差比低湿时大。图6-34氯化锂湿敏电阻感湿特性6.5.2湿敏电阻的类型及原理2.半导体陶瓷湿敏电阻陶瓷式电阻湿敏传感器通常是由两种以上金属氧化物混合烧结而成的多孔陶瓷，是根据感湿材料吸附水分后其电阻率会发生变化的原理来进行湿度检测。这些材料有ZnO-LiO-V2O5系、Si-Na2O-V2O5系、TiO2-MgO-Cr2O3系、Fe3O4等，前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷，最后一种的电阻率随湿度增大而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷。半导体陶瓷湿敏电阻按其结构可以分为烧结型和涂覆膜型两大类。6.5.2湿敏电阻的类型及原理2.半导体陶瓷湿敏电阻（1）烧结型湿敏电阻感湿体为MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷，利用它制得的湿敏元件，具有使用范围宽、湿度温度系数小、响应时间短，对其进行多次加热清洗之后性能仍较稳定等优点。图6-35烧结型湿敏电阻结构6.5.2湿敏电阻的类型及原理2.半导体陶瓷湿敏电阻（2）涂覆膜型Fe3O4湿敏器件Fe3O4湿敏器件由基片、电极和感湿膜组成，采用滑石瓷作为基片材料，该材料吸水率低，机械强度高，化学物理性能稳定。在基片上用丝网印刷工艺印制成梳状金电极，将纯净的胶粒用水调制成适当黏度的浆料，然后涂在梳状金电极的表面，涂覆的厚度要适当，一般在20μm～30μm左右，然后进行热处理和老化，引出电极后即可使用。由于Fe3O4感湿膜是松散的微粒集合体，缺少足够的机械强度，微粒之间依靠分子力和磁力的作用，粒子间的空隙使薄膜具有多孔性，微粒之间的接触呈凹状，微粒间的接触电阻很大，所以Fe3O4感湿膜的整体电阻很高。当空气的相对湿度增大时，Fe3O4感湿膜吸湿，由于水分子的附着，扩大了颗粒间的接触面，降低了粒间的电阻和增加更多的导流通路，所以元件阻值减小；当处于干燥环境中，Fe3O4感湿膜脱湿，粒间接触面减小，元件阻值增大。因而这种器件具有负感湿特性，电阻值随着相对