三种土壤水分传感器的分析与比较

三种土壤水分传感器的分析与比较

通过对三种土壤水分传感器的研究可以看出，电容式土壤水分传感器是由交错排列的铝条构成电容器的电极，以空气作为电容器的电介质，电容值也会发生变化，因此可以将电容器作为土壤水分传感器使用；

电阻式土壤水分传感器是由两个电极穿过水分敏感层形成许多小单元构成，通过改变小单元数目来改变电阻值，因此可以作为土壤水分传感器使用；

离子敏感土壤水分传感器由敏感膜和转换器组成，敏感膜用来识别离子的种类和浓度，转换器把敏感膜感应到的信息转换成电信号，因此也可作为土壤水分传感器使用。

同时根据三种不同类型的土壤水分传感器的结构示意图发现，由于多孔硅与CMOS技术的不兼容，导致多孔硅制备的工艺条件和后处理，以及孔径大小和孔径的控制都存在困难。 

由于潮湿机理较为复杂，因此CMOS湿度传感器的主要湿度传感介质主要为聚邻苯二甲酰亚胺。基于聚邻苯二甲酰亚胺的传感器与CMOS工艺兼容，成本较低，不需要高温处理和热清洗，而且不像多孔陶瓷那样容易受到湿度的影响。但是，如果采用CMOS工艺生产电阻式湿度传感器和离子敏感湿度传感器，则需要更改更多的CMOS工艺。 

比如：改变生产工序的顺序、使用新的掩膜版等，都会耗费大量的流片资金；而且与标准CMOS工艺相比，该工艺的成熟度较低，增加了流片的风险；同时，它们与周边电子产品的封装也存在困难。

此外，电容式湿度传感器（CHS）由于其感测相对湿度范围大、结构及等效形式较为简单、生产工艺较为容易等特点，受到了广泛的关注。采用梳状铝电极结构的聚邻苯二甲酰亚胺作为电容式土壤湿度传感器的感湿介质的优点是与CMOS工艺兼容，可以用成熟的标准CMOS工艺进行加工，加工工艺较为简单，因此可以在同一芯片上集成更多的器件（敏感器件或外围电路器件）或将它们封装在一起，从而使土壤湿度传感器具有更好的性能或更多的功能。同时有利于土壤湿度传感器向小型化、集成化、低成本、功能全面的方向发展。