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(duì)不那么起眼的一類。作為一種將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(chǔ)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(duì)濕度傳感器的變遷
有關(guān)濕度的表示分為相對(duì)濕度RH和絕對(duì)濕度，兩種方式都是對(duì)大氣中所含的水量進(jìn)行評(píng)估。絕對(duì)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(duì)濕度以百分比表示，會(huì)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(duì)濕度，因?yàn)橄鄬?duì)濕度傳感器隨著使用的環(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(cè)量濕度的首選。隨著IC設(shè)計(jì)集成化更高，出現(xiàn)了對(duì)模擬濕度傳感器進(jìn)行升級(jí)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)于低濕度范圍的檢測(cè)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(huì)更快。但這也意味著對(duì)器件的要求較高，品質(zhì)不夠好的電容式濕度傳感往往會(huì)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(huì)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(huì)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(cè)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(huì)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(duì)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(cè)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(huì)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(huì)更高。
還有的封裝在SMT基礎(chǔ)上對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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。