電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在我們所關(guān)注的傳感器中，濕度傳感器是相對不那么起眼的一類。作為一種將濕度信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件，濕度傳感器的可用之地非常多，無論是延長產(chǎn)品在運(yùn)輸和存儲期間的壽命，還是防止汽車攝像頭起霧，抑或是控制建筑物中的空氣流量和質(zhì)量。

相對濕度傳感器的變遷

有關(guān)濕度的表示分為相對濕度RH和絕對濕度，兩種方式都是對大氣中所含的水量進(jìn)行評估。絕對濕度是空氣中的水蒸氣的量度，與溫度無關(guān)，表示為每立方米的水分克數(shù)。相對濕度以百分比表示，會隨大氣溫度變化。在絕大部分濕度傳感器中，輸出端都顯示相對濕度，因?yàn)橄鄬穸葌鞲衅麟S著使用的環(huán)境不斷變化始終持續(xù)跟蹤溫度和濕度。

模擬濕度傳感器在很長一段時(shí)間里都是各種應(yīng)用里測量濕度的首選。隨著IC設(shè)計(jì)集成化更高，出現(xiàn)了對模擬濕度傳感器進(jìn)行升級的需求，數(shù)字濕度傳感器的出現(xiàn)不僅為更大的系統(tǒng)提供了有線接口，而且與過去的模擬實(shí)現(xiàn)相比，數(shù)字實(shí)現(xiàn)還提供了更高的精度、更小的尺寸、低成本和功耗。

數(shù)字濕度傳感器解決了一個(gè)主要問題，就是減小了測量空氣濕度所需的濕敏元件包裝開口尺寸。濕敏元件與空氣中的水分反應(yīng)，然后將吸收的水分量轉(zhuǎn)換為電阻、電壓或數(shù)字輸出。隨著數(shù)字濕度傳感器技術(shù)的進(jìn)步，濕敏元件具有更小的表面積的同時(shí)具備了更高的精度。這也讓數(shù)字相對濕度傳感器在高溫和相同濕度水平下比模擬濕度傳感器的漂移更小。

除了從模擬濕度傳感到數(shù)字傳感的變遷，還有電阻式濕度傳感和電容式濕度傳感的對比。電阻式濕度傳感結(jié)構(gòu)上更簡單，成本也更低，是低成本大批量生產(chǎn)的首選。不過其線性化處理比較麻煩，對于低濕度范圍的檢測也不夠靈敏。電容式濕度傳感線性化程度高，在低濕范圍里有更好的靈敏度，而且一般來說響應(yīng)速度會更快。但這也意味著對器件的要求較高，品質(zhì)不夠好的電容式濕度傳感往往會因?yàn)槲⑿〉碾娙葑兓a(chǎn)生巨大的誤差。在高精度的濕度傳感器中一般都以電容式為主。

濕度傳感精度控制三大要素

在關(guān)注一個(gè)濕度傳感IC時(shí)，我們首先關(guān)注的就是其精度。作為一個(gè)濕度傳感最直接的關(guān)鍵指標(biāo)，精度會在各種因素的影響下發(fā)生變化。所有濕度傳感器精度都會隨著時(shí)間的推移，在自然老化、應(yīng)力影響、污染以及和環(huán)境相互作用中慢慢漂移。

在確定濕度傳感器整體的RH精度時(shí)，必須整體考慮時(shí)間零點(diǎn)精度、遲滯和長期漂移。這是和精度最直接相關(guān)也最重要的三個(gè)要素。時(shí)間零點(diǎn)精度是器件測試校準(zhǔn)后的精度；遲滯和濕度傳感的記憶效應(yīng)有關(guān)，精度的偏移會隨之前的RH變化，遲滯誤差可以盡可能做得低；長期漂移與短期的精度移位不同，是永久性的精度誤差，器件廠商只能盡可能通過校正來延緩其漂移。

相對應(yīng)的，想要將濕度傳感精度提升也要從這三個(gè)方面著手，通過優(yōu)化檢測元件、校正漂移來實(shí)現(xiàn)更低的漂移誤差和RH精度。高性能的數(shù)字RH傳感會通過集成校準(zhǔn)與溫度補(bǔ)償邏輯提供完全校正的RH。

數(shù)字濕度封裝選擇

在濕度傳感器的設(shè)計(jì)中，除了精度誤差的處理，封裝也是非常有講究的一環(huán)。電容式集成濕度傳感最常見的是表面貼裝，這種封裝最大的好處是與其他SMT封裝樣式相比成本更低而且更簡單。但在這種封裝中需要注意的是這類濕度傳感需要免清洗組裝，以防止暴露的傳感元件受到污染影響器件精度。

WCSP樣式的濕度傳感也很常見，尺寸很小成本也低，和上一種封裝一樣，WCSP樣式的濕度傳感也需要免清洗組裝，不過處理WCSP樣式封裝的難度會更高。

還有的封裝在SMT基礎(chǔ)上對傳感元件采取了額外的保護(hù)，保護(hù)性膠帶或者濾膜。這些額外的保護(hù)可以在組裝過程中保護(hù)傳感元件，不需要復(fù)雜的免清洗安裝。

小結(jié)

濕度傳感器市場前景十分廣闊，尤其在消費(fèi)電子和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，越來越多智能化網(wǎng)聯(lián)化場景需要濕度傳感器進(jìn)行環(huán)境信息采集。將溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集成在一起的數(shù)字濕度傳感已經(jīng)在精度上做到了更高，而更小的尺寸、更低的功耗、更低的成本以及更高集成度也是行業(yè)在不斷追求的。