濕敏陶瓷

這是一類研究最多、應用最廣的濕敏陶瓷材料。典型的瓷料是MgCrzO系統，其主要晶相是MgCr2O。TiO作為摻雜改性成分 ^[1]  。

電容型濕度傳感器是利用其電容量和濕度呈線性關係而受到重視，Al₂O₃膜很容易吸附水汽。多孔氧化鋁的相對介電常數為1~10，空氣的相對介電常數約等於1，水的相對介電常數約為80。可見，當水汽代替介質中孔內的空氣時，介質的相對介電常數將發生很大變化，因而引起元件的電容量變化。Al₂O₃膜在20世紀70年代採用厚膜技術製備，即介質是採用相對介電常數近70的陶瓷細粉印刷而成，它的傳感性能較好，同時具有體積小、可靠性高、成本低、易於和其他厚膜元件.集成電路相配合等優點。近年來，隨着薄膜集成電路的應用和鍍膜技術的發展,氧化物和其他化合物也能形成鍍膜，因而研製成了薄膜型濕度傳感器。電容型濕敏陶瓷材料有Al₂O₃、Ta₂O₃、Nb₂O₅、CaF、TaN等。

當前，這種類型的濕度傳感器已較少應用。感濕體是以Al2O膜為介質的阻抗元件。它是在厚為0.38 mm的高純鋁金屬板上，採用陽極氧化的方法,在鋁極表面形成Al₂O₃膜，再經185攝氏度、16h的熱處理而製成的。

由於濕敏陶瓷為多孔材料，界面接觸主要以點接觸為主，這樣使n型和p型半導體陶瓷的晶粒內部和表面正負離子所處的狀態不同。內部離子對稱包圍，而表面離子則處於未受異性離子屏蔽的不穩定狀態，其電子親和力發生了變化，表現為表面附近能帶上彎(n型)或下彎(p型)，在半導體陶瓷晶粒接觸處產生雙勢壘曲線，如下圖《半導體的表面勢》所示。由於晶粒界面勢壘的存在，晶粒界面的電阻比晶粒內部大得多。當濕敏陶瓷晶粒晶界處吸收水分子時，由於水分子是一-種強極性物質，其分子結構不對稱，在氫原子的一側具有很強的正電場，使得表面吸附的水分子可以從半導體表面吸附的O₂或O中吸取電子,甚至從滿帶中直接俘獲電子。因此將引起晶粒表面電子能態的變化，從而導致晶粒表面電阻和整個元件的電阻變化。對於p型半導體，主要表現為表面俘獲電子，形成表面束縛態的負空間電荷，而在表面內層形成自由態的正電荷，該正電荷被氧的施主能級所俘獲，使氧的施主能級密度下降，使下彎的能級變平，耗盡層變薄，表面載流子密度增加，電阻率下降 ^[2]  。

質子導電理論把分子在晶粒表面的吸附分為三個階段：第一階段少量水分子在晶粒之間的頸部吸附，表面化學吸附水的一個羥基首先與高價陽離子結合，水離解出的H⁺與表面的氧離子形成第二個羥基，羥基解離後的質子由一個位置向另一個位置移動，形成了質子導電；第二階段是水分子物理吸附在羥基上，形成多分子吸附層，由於水分子的極化，相對介電常數增加，導致離解水分子的能量增高，促進了水分子的離解；第三階段，不僅在頸部的凹面，而且在平表面也吸附了大量水分子，在兩極間形成了連續電解質層，導致電導率隨含水量的增加而增加。