Um Sensor de Umidade Micro Capacitivo Baseado em Eletrodos de Al-Mo e Filme de Poliamida

Detectar rapidamente as mudanças de umidade é necessário em alguns campos, como em veículos a célula de combustível. O sensor micro umidade utilizado para a medição da umidade relativa (UR) possui características de resposta rápida, e seu modelo numérico e método são raros. Este artigo apresenta, primeiramente, um modelo numérico e método para um capacitor de placas paralelas e uma análise numérica de suas características dinâmicas. A fabricação deste sensor foi realizada com base nos resultados numéricos, e as principais características de seu elemento sensível à umidade são mostradas. Este capacitor de placas paralelas é feito utilizando tecnologia compatível com semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS), com um wafer de silício monocristalino tipo P usado como substrato, um filme fino de poliamida (PI) entre o eletrodo de grade superior e o eletrodo de placa paralela inferior, e eletrodos com uma estrutura de bilayer de molibdênio-alumínio. A forma do micro sensor é quadrada com 3 mm de lado no campo de fonte. O sensor de umidade tem uma linearidade de 0,9965, histerese em 7,408% UR, e uma sensibilidade de 0,4264 pF/%UR. O sensor exibe um tempo médio de adsorption de 1 s e um tempo mínimo de adsorção de 850 ms quando a umidade relativa aumenta de 33,2% UR para 75,8% UR. O sensor demonstra uma estabilidade muito boa durante um teste de 240 h em um ambiente de 25 °C. O modelo numérico e método fornecidos por este estudo são muito úteis para prever o desempenho de um capacitor de placas paralelas.