电子工程世界电子工程世界电子工程世界

型号

产品描述

搜索
 

1-100694-01

器件型号:1-100694-01
器件类别:SENSOR
文件大小:5054.85KB,共0页
厂商名称:SENSITRON [Sensitron]
厂商官网:http://www.sensitron.com/
下载文档

1-100694-01器件文档内容

Datasheet SHT21

Humidity and Temperature Sensor

Fully calibrated
Digital output, I2C interface
Low power consumption
Excellent long term stability
DFN type package reflow solderable

Product Summary                                                    Every sensor is individually calibrated and tested. Lot
                                                                   identification is printed on the sensor and an electronic
SHT21, the new humidity and temperature sensor of                  identification code is stored on the chip which can be
Sensirion is about to set new standards in terms of size           read out by command. Furthermore, the resolution of
and intelligence: Embedded in a reflow solderable Dual             SHT21 can be changed by command (8/12bit up to
Flat No leads (DFN) package of 3 x 3mm foot print and              12/14bit for RH/T), low battery can be detected and a
1.1mm height it provides calibrated, linearized signals in         checksum helps to improve communication reliability.
digital, true I2C format.
                                                                   With made improvements and the miniaturization of the
With a completely new designed CMOSens chip, a                    sensor the performance-to-price ratio has been improved
reworked capacitive type humidity sensor and an                     and eventually, any device should benefit from the
improved band gap temperature sensor the performance               cutting edge energy saving operation mode. For testing
has been lifted even beyond the outstanding level of the           SHT21 a new evaluation Kit EK-H4 is available.
previous sensor generation (SHT1x and SHT7x). For
example, measures have been taken to stabilize the                 Sensor Chip
behavior at high humidity levels.
                                                                   SHT21 features a generation 4C CMOSens chip.
Dimensions                                                         Besides the capacitive relative humidity sensor and the
                                                                   band gap temperature sensor, the chip contains an
                      3.0                                          amplifier, A/D converter, OTP memory and a digital
                                                                   processing unit.
                            0.3 typ
2.0 typ                                                            Material Contents
   1.4 typ               3.0
                                                                   While the sensor itself is made of Silicon the sensors'
          SHT21                                                    housing consists of a plated Cu lead-frame and green
              D0AC4                                                epoxy-based mold compound. The device is fully RoHS
                0.8 typ                                            and WEEE compliant, e.g. free of Pb, Cd and Hg.
               2.2       0.2         1.1
                                                                   Additional Information and Evaluation Kits
          0.4 0.3             Bottom View
            2.4                                                    Additional information such as Application Notes is
                                NC VDD SCL                         available from the web page www.sensirion.com/sht21.
                                                                   For more information please contact Sensirion via
1.5 0.75                 0.4                                       info@sensirion.com.

          1.0 1.0             NC VSS SDA                           For SHT21 two Evaluation Kits are available: EK-H4, a
                                                                   four-channel device with viewer software, that also serves
Figure 1: Drawing of SHT21 sensor package, dimensions are          for data-logging, and a simple EK-H5 directly connecting
given in mm (1mm = 0.039inch), tolerances are 0.1mm. Die          one sensor via USB port to a computer.
pad (centre pad) is internally connected to VSS. NC are floating.
VSS = GND, SDA = DATA.

www.sensirion.com             Version 1.0 January 2010           1/12
Sensor Performance

Relative Humidity1234                                                               Temperature567

Parameter          Condition      min typ max Units                                 Parameter        Condition min typ max Units

Resolution 1         12 bit          0.04   %RH                                     Resolution 1     14 bit                   0.01          C
                     8 bit                                                                           12 bit
                                     0.7    %RH                                                                               0.04          C

Accuracy             typ             2.0    %RH                                     Accuracy         typ                      0.3           C
                                                                                    tolerance 2
tolerance 2          max             see Figure 2 %RH                                                max                      see Figure 3  C

Repeatability                        0.1    %RH                                     Repeatability                             0.1           C

Hysteresis                           1      %RH                                     Operating Range extended 4 -40                    125 C
                                                                                                                         -40          257 F
Nonlinearity                         <0.1   %RH

Response time 3  63%                 8      s                                       Response Time 7  63%          5                         30 s

Operating Range extended 4        0         100 %RH                                 Long Term Drift                           < 0.04        C/yr

Long Term Drift 5 normal             < 0.5  %RH/yr

RH (%RH)                                  maximal tolerance                         T (C)
10                                      typical tolerance                         3.0
8
6                                                                                  2.5

4                                                                                  2.0

2                                                                                  1.5

0                                                                                  1.0
     0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
                                                Relative Humidity (%RH)             0.5

Figure 2 Typical and maximal tolerance at 25C for relative                         0.0
humidity. For extensive information see Users Guide, Sect. 1.2.                           -40 -20 0 20 40 60 80 100 120
                                                                                                                                               Temperature (C)

                                                                                    Figure 3 Maximal tolerance for temperature sensor in C.

Electrical Specification                                                            Packaging Information

Parameter            Conditions min typ max Units                                   Sensor Type       Packaging   Quantity          Order Number
                                                                                    SHT21            Tape & Reel    400             1-100707-01
Supply Voltage, VDD                  2.1 3.0 3.6 V                                                   Tape & Reel   1500             1-100645-01
                                                                                                     Tape & Reel   5000             1-100694-01
Supply Current, IDD 6 sleep mode     - 0.15 0.4 A

                     measuring 270 300 330 A

                     sleep mode - 0.5 1.2 W

Power Dissipation 6 measuring 0.8 0.9 1.0 mW

                     average 8bit - 1.5 - W

Heater               VDD = 3.0 V 5.5mW, T = + 0.5-1.5C

Communication digital 2-wire interface, true I2C protocol

Table 1 Electrical specification. For absolute maximum                              This datasheet is subject to change and may be amended
values see Chapter 3 of Users Guide.                                                without prior notice.

1 Default measurement resolution is 14bit (temperature) / 12bit (humidity). It can  5 Value may be higher in environments with vaporized solvents, out-gassing
be reduced to 12/8bit, 11/11bit or 13/10bit by command to user register.            tapes, adhesives, packaging materials, etc. For more details please refer to
2 Accuracies are tested at Outgoing Quality Control at 25C (77F) and 3.0V.        Handling Instructions.
Values exclude hysteresis and non-linearity and are applicable to non-              6 Min and max values of Supply Current and Power Dissipation are based on
condensing environments only.                                                       fixed VDD = 3.0V and T<60C. The average value is based on one 8bit
3 Time for achieving 63% of a step function, valid at 25C and 1 m/s airflow.       measurement per second.
4 Normal operating range: 0-80%RH, beyond this limit sensor may read a              7 Response time depends on heat conductivity of sensor substrate.
reversible offset with slow kinetics (<3%RH after 200hours at 90%RH). For more
details please see Section 1.1 of the Users Guide.

www.sensirion.com                           Version 1.0 January 2010                                                                      2/12
Datasheet SHT21

Users Guide SHT2x

1 Extended Specifications                                                                   2 Application Information

1.1 Operating Range                                                                         2.1 Soldering Instructions
                                                                                            The DFN's die pad (centre pad) and perimeter I/O pads
The sensor works stable within recommended Normal                                           are fabricated from a planar copper lead-frame by over-
Range see Figure 4. Long term exposure to conditions                                      molding leaving the die pad and I/O pads exposed for
outside Normal Range, especially at humidity >80%RH,                                        mechanical and electrical connection. Both the I/O pads
may temporarily offset the RH signal (+3%RH after 60h).                                     and die pad should be soldered to the PCB. In order to
After return into the Normal Range it will slowly return                                    prevent oxidation and optimize soldering, the bottom side
towards calibration state by itself. See Section 2.3 "Recon-                                of the sensor pads is plated with Ni/Pd/Au.
ditioning Procedure" for eliminating the offset. Prolonged
exposure to extreme conditions may accelerate ageing.                                       On the PCB the I/O lands9 should be 0.2mm longer than
                                                                                            the package I/O pads. Inward corners may be rounded to
    100                                                                                     match the I/O pad shape. The I/O land width should match
Relative Humidity (%)                                                                       the DFN-package I/O-pads width 1:1 and the land for the
                         80                                                                 die pad should match 1:1 with the DFN package see
                                                                                            Figure 6.
                         60                        Normal      Max.
                                                                                            The solder mask10 design for the land pattern preferably is
                         40                        Range       Range                        of type Non-Solder Mask Defined (NSMD) with solder
                                                                                            mask openings larger than metal pads. For NSMD pads,
                         20                                                                 the solder mask opening should be about 120m to
                                                                                            150m larger than the pad size, providing a 60m to 75m
                         0                                                                  design clearance between the copper pad and solder
                                                                                            mask. Rounded portions of package pads should have a
                           -40 -20 0 20 40 60 80 100 120                                    matching rounded solder mask-opening shape to minimize
                                                                          Temperature (C)  the risk of solder bridging. For the actual pad dimensions,
                                                                                            each pad on the PCB should have its own solder mask
Figure 4 Operating Conditions                                                               opening with a web of solder mask between adjacent
                                                                                            pads.
1.2 RH accuracy at various temperatures
                                                                                                                                     0.4 0.3
Maximal tolerance for RH accuracy at 25C is defined in
Figure 2. For other temperatures maximal tolerance has                                                                                  2.4
been evaluated to be within limits displayed in Figure 58.
                                                                                                                                   1.0 1.0
Relative Humidity (%RH)  100 6      5  5        5      7        8                                   0.4 0.2
                                                       3                                   Figure 6 Recommended metal land pattern for SHT2x. Values
                         90              4                                                 in mm. Die pad (centre pad) and NC pads may be left floating or
                                                   5                                       be connected to ground. The outer dotted line represents the
                         80                                                                 outer dimension of the DFN package.1.6 0.7

                         70                                                                 For solder paste printing a laser-cut, stainless steel stencil
                                                                                            with electro-polished trapezoidal walls and with 0.125mm
                         60      4      3 3                 4 6                        stencil thickness is recommended. For the I/O pads the
                         50                                                                 stencil apertures should be 0.1mm longer than PCB pads
                                                                                            and positioned with 0.1mm offset away from the centre of
                         40
                                                                                            9 The land pattern is understood to be the metal layer on the PCB, onto which
                         30                                                                 the DFN pads are soldered to.0. 2
                                                                                            10 The solder mask is understood to be the insulating layer on top of the PCB
                         20      6      5                    7                           covering the connecting lines.
                         10                    4

                         0               5

             0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

                                                  Temperature (C)

Figure 5 Maximal tolerance of relative humidity measurements
given in %RH for temperatures 0 80C.

Please note that above values are maximal tolerances (not
including hysteresis) against a high precision reference
such as a dew point mirror. Typical deviations are at
2%RH where maximal tolerance is 3%RH and about
half the maximal tolerance at other values.

8 Details on how Sensirion is specifying and testing accuracy performance are
planned to be published on the Sensirion web page.

www.sensirion.com                                                    Version 1.0 January 2010                    3/12
Datasheet SHT21

the package. The die pad aperture should cover about 70                              It is of great importance to understand that a humidity
90% of the pad area say up to 1.4mm x 2.3mm                                      sensor is not a normal electronic component and needs to
centered on the thermal land area. It can also be split in                           be handled with care. Chemical vapors at high
two openings.                                                                        concentration in combination with long exposure times
                                                                                     may offset the sensor reading.
Due to the low mounted height of the DFN, "no clean"
type 3 solder paste11 is recommended as well as Nitrogen                             For this reason it is recommended to store the sensors in
purge during reflow.                                                                 original packaging including the sealed ESD bag at
                                                                                     following conditions: Temperature shall be in the range of
             TP                        tP                                            10C 50C and humidity at 20 60%RH (sensors that
                                                                                     are not stored in ESD bags). For sensors that have been
Temperature  TL                    tL                                                removed from the original packaging we recommend to
                                                                                     store them in ESD bags made of PE-HD13.
             TS (max)
                                                                                     In manufacturing and transport the sensors shall be
                       preheating  critical zone  Time                               prevented of high concentration of chemical solvents and
                                                                                     long exposure times. Out-gassing of glues, adhesive tapes
Figure 7 Soldering profile according to JEDEC standard. TP <=                        and stickers or out-gassing packaging material such as
260C and tP < 40sec for Pb-free assembly. TL < 220C and tL <                       bubble foils, foams, etc. shall be avoided. Manufacturing
150sec. Ramp-up/down speeds shall be < 5C/sec.                                      area shall be well ventilated.

                                                                                     For more detailed information please consult the
                                                                                     document "Handling Instructions" or contact Sensirion.

It is important to note that the diced edge or side faces of                         2.3 Reconditioning Procedure
the I/O pads may oxidise over time, therefore a solder fillet
may or may not form. Hence there is no guarantee for                                 As stated above extreme conditions or exposure to solvent
solder joint fillet heights of any kind.                                             vapors may offset the sensor. The following reconditioning
                                                                                     procedure may bring the sensor back to calibration state:

For soldering SHT2x, standard reflow soldering ovens may                             Baking:  100 105C at < 5%RH for 10h
be used. The sensor is qualified to withstand soldering
profile according to IPC/JEDEC J-STD-020D with peak                                  Re-Hydration: 20 30C at ~ 75%RH for 12h 14.
temperatures at 260C during up to 40sec for Pb-free
assembly in IR/Convection reflow ovens (see Figure 7).                               2.4 Temperature Effects

For manual soldering contact time must be limited to 5                               Relative humidity reading strongly depends on
seconds at up to 350C12.                                                            temperature. Therefore, it is essential to keep humidity
                                                                                     sensors at the same temperature as the air of which the
IMPORTANT: After soldering, the devices should be                                    relative humidity is to be measured. In case of testing or
stored at >75%RH for at least 12h to allow the sensor                                qualification the reference sensor and test sensor must
element to re-hydrate. Otherwise the sensor may read an                              show equal temperature to allow for comparing humidity
offset that slowly disappears if exposed to ambient                                  readings.
conditions. Alternatively the re-hydration process may be
performed at ambient conditions (>40%RH) during more                                 If the sensor shares a PCB with electronic components
than 5 days.                                                                         that produce heat it should be mounted in a way that
                                                                                     prevents heat transfer or keeps it as low as possible.
In no case, neither after manual nor reflow soldering, a                             Measures to reduce heat transfer can be ventilation,
board wash shall be applied. Therefore, and as mentioned                             reduction of copper layers between the sensor and the
above, it is strongly recommended to use "no-clean" solder                           rest of the PCB or milling a slit into the PCB around the
paste. In case of applications with exposure of the sensor                           sensor see Figure 8.
to corrosive gases the soldering pads shall be sealed to
prevent loose contacts or short cuts.                                                Furthermore, there are self-heating effects in case the
                                                                                     measurement frequency is too high. To keep self heating
2.2 Storage Conditions and Handling Instructions                                     below 0.1C, SHT2x should not be active for more than
                                                                                     10% of the time e.g. maximum two measurements per
Moisture Sensitivity Level (MSL) is 2; hence storage time                            second at 12bit accuracy shall be made.
is limited to one year.

11 Solder types are related to the solder particle size in the paste: Type 3 covers  13 For example, 3M antistatic bag, product "1910" with zipper.
the size range of 25 45 m (powder type 42).                                       14 75%RH can conveniently be generated with saturated NaCl solution.
12 260C = 500F, 350C = 662F
                                                                                        100 105C correspond to 212 221F, 20 30C correspond to 68 86F

www.sensirion.com                                 Version 1.0 January 2010                                                         4/12
Datasheet SHT21                                             3 Interface Specifications

Figure 8 Top view of example of mounted SHT2x with slits    Pin Name        Comment
milled into PCB to minimize heat transfer.
                                                            2 VSS Ground                      4               3
2.5 Light
The SHT2x is not light sensitive. Prolonged direct          1 SDA Serial Data, bidirectional
exposure to sunshine or strong UV radiation may age the     6 SCL Serial Clock, bidirectional 5               2
sensor.
                                                            5 VDD Supply Voltage              6               1
2.6 Materials Used for Sealing / Mounting
Many materials absorb humidity and will act as a buffer     3,4 NC Not Connected, floating
increasing response times and hysteresis. Materials in the
vicinity of the sensor must therefore be carefully chosen.  Table 2 SHT2x pin assignment, NC remain floating
Recommended materials are: Any metals, LCP, POM
(Delrin), PTFE (Teflon), PEEK, PP, PB, PPS, PSU, PVDF,      3.1 Power Pins (VDD, VSS)
PVF.
For sealing and gluing (use sparingly): Use high filled     The supply voltage of SHT2x must be in the range of 2.1
epoxy for electronic packaging (e.g. glob top, underfill),  3.6V, recommended supply voltage is 3.0V. Power supply
and Silicone. Out-gassing of these materials may also       pins Supply Voltage (VDD) and Ground (VSS) must be
contaminate the sensor (see Section 1.3). Therefore try to  decoupled with a 100nF capacitor, that shall be placed as
add the sensor as a last manufacturing step to the          close to the sensor as possible see Figure 9.
assembly, store the assembly well ventilated after
manufacturing or bake at >50C for 24h to outgas            3.2 Serial clock (SCL)
contaminants before packing.
                                                            SCL is used to synchronize the communication between
2.7 Wiring Considerations and Signal Integrity              microcontroller (MCU) and the sensor. Since the interface
Carrying the SCL and SDA signal parallel and in close       consists of fully static logic there is no minimum SCL
proximity (e.g. in wires) for more than 10cm may result in  frequency.
cross talk and loss of communication. This may be
resolved by routing VDD and/or VSS between the two          3.3 Serial SDA (SDA)
SDA signals and/or using shielded cables. Furthermore,
slowing down SCL frequency will possibly improve signal     The SDA pin is used to transfer data in and out of the
integrity. Power supply pins (VDD, VSS) must be             sensor. For sending a command to the sensor, SDA is
decoupled with a 100nF capacitor see next Section.        valid on the rising edge of SCL and must remain stable
                                                            while SCL is high. After the falling edge of SCL the SDA
                                                            value may be changed. For safe communication SDA shall
                                                            be valid tSU and tHD before the rising and after the falling
                                                            edge of SCL, respectively see Figure 10. For reading
                                                            data from the sensor, SDA is valid tVD after SCL has gone
                                                            low and remains valid until the next falling edge of SCL.

                                                                                     VDD

                                                              MCU (master)  RP RP                SHT2x        C = 100nF
                                                            SCL IN                       SCL     (slave)
                                                            SCL OUT
                                                                                         SDA
                                                            SDA IN
                                                            SDA OUT

                                                                                     GND

                                                            Figure 9 Typical application circuit, including pull-up resistors
                                                            RP and decoupling of VDD and VSS by a capacitor.

                                                            To avoid signal contention the micro-controller unit (MCU)
                                                            must only drive SDA and SCL low. External pull-up
                                                            resistors (e.g. 10k), are required to pull the signal high.
                                                            For the choice of resistor size please take bus capacity
                                                            requirements into account (compare Table 5). It should be
                                                            noted that pull-up resistors may be included in I/O circuits

www.sensirion.com  Version 1.0 January 2010                                                                 5/12
Datasheet SHT21

of MCUs. See Table 4 and Table 5 for detailed I/O                                      1/fSCK
characteristic of the sensor.
                                                                           tSCKH               tSCKL       tR      tF

4 Electrical Characteristics                                    SCL                                                        70%
                                                                                                                           30%
4.1 Absolute Maximum Ratings                                                tSU SDA valid write tHD
                                                                                                                           70%
The electrical characteristics of SHT2x are defined in          DATA IN                                                    30%
Table 1. The absolute maximum ratings as given in Table                                                                tR
3 are stress ratings only and give additional information.        SDA                                                      70%
Functional operation of the device at these conditions is                                                                  30%
not implied. Exposure to absolute maximum rating                                               SDA valid read
conditions for extended periods may affect the sensor
reliability (e.g. hot carrier degradation, oxide breakdown).                                          tVD      tF

                                                                DATA OUT

                                                                  SDA

Parameter                   min           max Units             Figure 10 Timing Diagram for Digital Input/Output Pads,
                                                                abbreviations are explained in Table 5. SDA directions are seen
VDD to VSS                  -0.3          5         V           from the sensor. Bold SDA line is controlled by the sensor, plain
                                                                SDA line is controlled by the micro-controller. Both valid times
Digital IO Pins (SDA, SCL)  -0.3          VDD + 0.3 V           (SDA read and SDA write) refer to the left SCL toggle.
to VSS

Input Current on any Pin -100             100       mA          Parameter                                  min typ max Units

Table 3 Electrical absolute maximum ratings                     SCL frequency, fSCL                        0 - 0.4 MHz

ESD immunity is qualified according to MIL STD 883E,            SCL High Time, tSCLH                       0.6 - - s
method 3015 (Human Body Model at 2 kV). Latch-up
                                                                SCL Low Time, tSCLL                        1.3 - - s
immunity is provided at a force current of 100mA with
Tamb = 80C according to JEDEC78A. For exposure                 SDA Set-Up Time, tSU                       100 - - ns
beyond named limits the sensor needs additional
protection circuit.                                             SDA Hold Time, tHD                         0 - 900 ns

                                                                SDA Valid Time, tVD                        0 - 400 ns

                                                                SCL/SDA Fall Time, tF                      0 - 100 ns

4.2 Input / Output Characteristics                              SCL/SDA Rise Time, tR                      0 - 300 ns

The electrical characteristics such as power consumption,       Capacitive Load on Bus Line, CB 0 - 400 pF
low and high level input and output voltages depend on
the supply voltage. For proper communication with the           Table 5 Timing specifications of digital input/output pads for I2C
sensor it is essential to make sure that signal design is       fast mode. Entities are displayed in Figure 10. VDD = 2.1V to
strictly within the limits given in Table 4 & 5 and Figure 10.  3.6V, T = -40C to 125C, unless otherwise noted.

Parameter          Conditions min typ max Units                 5 Communication with Sensor
Output Low
Voltage, VOL     VDD = 3.0 V,        0    - 0.4 V               SHT21 communicates with true I2C protocol. For
Output High      -4 mA < IOL < 0mA                              information on I2C beyond the information in the following
Voltage, VOH                                                    Sections please refer to the following website:
Output Sink                          70%  -    VDD      V       http://www.standardics.nxp.com/support/i2c/.
Current, IOL                         VDD                        Please note that all sensors are set to the same I2C
Input Low                                                       address, as defined in Section 5.3. 15
Voltage, VIL                         - - -4 mA
Input High                                                      Furthermore, please note, that Sensirion provides a
Voltage, VIH                         0    -    30%      V       sample code on its home page compare
                                               VDD              www.sensirion.com/sht21.
Input Current
                                     70%  -    VDD      V       5.1 Start Up Sensor
                                     VDD                        As a first step, the sensor is powered up to the chosen
                                                                supply voltage VDD (between 2.1 V and 3.6 V). After
                 VDD = 3.6 V,        -    - 1 uA               power-up, the sensor needs at most 15 ms, while SCL is
                 VIN = 0 V to 3.6 V                             high, for reaching idle state, i.e. to be ready accepting

Table 4 DC characteristics of digital input/output pads. VDD =  15 For sensors with alternative I2C address please contact Sensirion via
2.1 V to 3.6 V, T = -40 C to 125 C, unless otherwise noted.   info@sensirion.com.

www.sensirion.com                              Version 1.0 January 2010                                              6/12
Datasheet SHT21

commands from the master (MCU). Current consumption                                      5.4 Hold / No Hold Master Mode
during start up is 350A maximum.
                                                                                         There are two different operation modes to communicate
5.2 Start / Stop Sequence                                                                with the sensor: Hold Master mode or No Hold Master
                                                                                         mode. In the first case the SCL line is blocked (controlled
Each transmission sequence begins with Start condition                                   by sensor) during measurement process while in the latter
(S) and ends with Stop condition (P) as displayed in Figure                              case the SCL line remains open for other communication
11 and Figure 12.                                                                        while the sensor is processing the measurement. No hold
                                                                                         master mode allows for processing other I2C
SCL                                               70%                                    communication tasks on a bus while the sensor is
                                                                                         measuring. A communication sequence of the two modes
                                                  30%                                    is displayed in Figure 13 and Figure 14, respectively.

                                                                                    70%  In the hold master mode, the SHT2x pulls down the SCL
                                                                                         line while measuring to force the master into a wait state.
  SDA                                                                                    By releasing the SCL line the sensor indicates that internal
                                                                                         processing is terminated and that transmission may be
                                                                                    30%  continued.

Figure 11 Transmission Start Condition (S) - a high to low                               1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
transition on the SDA line while SCL is high. The Start condition
is a unique state on the bus created by the master, indicating to                        S10000000 11100101   AC K                            AC K
the slaves the beginning of a transmission sequence (bus is
considered busy after a Start).                                                          I2C address + write         Command (see Table 6)

                                                                                    70%

  SCL

                                                                                    30%

                                                                                         19 20 21 22 23 24 25 26 27

                                                                                    70%  S10000001            AC K   Measurement

  SDA                                                                                    I2C address + read          Hold during measurement

                                                                                    30%  28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Figure 12 Transmission Stop Condition (P) - a low to high                                01100011 01010010    AC K                            AC K
transition on the SDA line while SCL is high. The Stop condition
is a unique state on the bus created by the master, indicating to                        Data (MSB)                  Data (LSB) Stat.
the slaves the end of a transmission sequence (bus is
considered free after a Stop).                                                           46 47 48 49 50 51 52 53 54

5.3 Sending a Command                                                                    01100011 P           NACK

After sending the Start condition, the subsequent I2C                                    Checksum
header consists of the 7-bit I2C device address `1000'000'
and an SDA direction bit (Read R: `1', Write W: `0'). The                                Figure 13 Hold master communication sequence grey blocks
sensor indicates the proper reception of a byte by pulling                               are controlled by SHT2x. Bit 45 may be changed to NACK
the SDA pin low (ACK bit) after the falling edge of the 8th                              followed by Stop condition (P) to omit checksum transmission.
SCL clock. After the issue of a measurement command
(`1110'0011' for temperature, `1110'0101' for relative                                   In no hold master mode, the MCU has to poll for the
humidity'), the MCU must wait for the measurement to                                     termination of the internal processing of the sensor. This is
complete. The basic commands are summarized in Table                                     done by sending a Start condition followed by the I2C
6. Hold master or no hold master modes are explained in                                  header (1000'0001) as shown in Figure 14. If the internal
next Section.                                                                            processing is finished, the sensor acknowledges the poll of
                                                                                         the MCU and data can be read by the MCU. If the
Command                 Comment  Code                                                    measurement processing is not finished the sensor
Trigger T measurement                                                                    answers no ACK bit and the Start condition must be
Trigger RH measurement  hold master 1110'0011                                            issued once more.
Trigger T measurement
Trigger RH measurement  hold master 1110'0101                                            For both modes, since the maximum resolution of a
Write user register                                                                      measurement is 14 bit, the two last LSBs (bits 43 and 44)
Read user register      no hold master 1111'0011                                         are used for transmitting status information. Bit 1 of the
Soft reset                                                                               two LSBs indicates the measurement type (`0':
                        no hold master 1111'0101                                         temperature, `1' humidity). Bit 0 is currently not assigned.

                                 1110'0110

                                 1110'0111

                                 1111'1110

Table 6 Basic command set, RH stands for relative humidity,
and T stands for temperature

www.sensirion.com                      Version 1.0 January 2010                                                                                   7/12
Datasheet SHT21

      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18AC KAC K       5.5 Soft Reset

S10000000 11110101                                               This command (see Table 6) is used for rebooting the
                                                                 sensor system without switching the power off and on
I2C address + write         Command (see Table 6)                again. Upon reception of this command, the sensor
                                                                 system reinitializes and starts operation according to the
Measurement               19 20 21 22 23 24 25 26 27 NACK        default settings. The soft reset takes less than 15 ms.

                     S10000001

        measuring           I2C address + read                      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

                                                                                           AC K
                                                                                                                         AC K
                          19 20 21 22 23 24 25 26 27             S10000000 11111110 P

Measurement          S10000001                      AC K              I2C address + write  Soft Reset

continue measuring          I2C address + read                   Figure 15 Soft Reset grey blocks are controlled by SHT2x.

28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45AC KAC K    5.6 User Register

01100011 01010010                                                The content of user register is described in Table 8.
                                                                 Please note that reserved bits must not be changed.
Data (MSB)                  Data (LSB) Stat.

46 47 48 49 50 51 52 53 54NACK                                   Bit           # Bits      Description / Coding        Default
                                                                                           Measurement resolution      `00'
01100011 P                                                       7, 0 2
                                                                                                     RH T              `0'
        Checksum                                                                            `00' 12 bit 14 bit
                                                                                            `01' 8 bit 12 bit          `0'
Figure 14 No Hold master communication sequence grey           6             1            `10' 10 bit 13 bit         `1'
blocks are controlled by SHT2x. If measurement is not                                       `11' 11 bit 11 bit
completed upon "read" command, sensor does not provide ACK
on bit 27 (more of these iterations are possible). If bit 45 is                            Status: End of battery16
changed to NACK followed by Stop condition (P) checksum                                    `0': VDD > 2.25 V
transmission is omitted.                                                                   `1': VDD < 2.25 V
                                                                                           Reserved
In the examples given in Figure 13 and Figure 14 the             3, 4, 5 3                 Enable on-chip heater
sensor output is SRH = `0110'0011'0101'0000'. For the                                      Disable OTP reload
calculation of physical values Status Bits must be set to `0'    2             1
see Chapter 6.
                                                                 1             1
The maximum duration for measurements depends on the
type of measurement and resolution chosen values are           Table 8 User Register. Cut-off value for End of Battery signal
displayed in Table 7. Maximum values shall be chosen for         may vary by 0.05V. Reserved bits must not be changed. "OTP
the communication planning of the MCU.                           reload" = `0' loads default settings after each time a
                                                                 measurement command is issued.
Resolution RH typ RH max T typ T max Units
                                                                 The End of Battery alert is activated when the battery
14 bit                      66  85                         ms    power falls below 2.25V.

13 bit                      33  43                         ms    The heater is intended to be used for functionality
                                                                 diagnosis relative humidity drops upon rising
12 Bit      22       29     17  22                         ms    temperature. The heater consumes about 5.5mW and
                                                                 provides a temperature increase of about 0.5 1.5C.
11 bit      12       15     9   11                         ms

10 bit      7        9                                     ms    OTP Reload is a safety feature and loads the entire OTP
                                                                 settings to the register before every measurement. This
8 bit       3        4                                     ms    feature is disabled per default and is not recommended for
                                                                 use. Please use Soft Reset instead it contains OTP
Table 7 Measurement times for RH and T measurements at           Reload.
different resolutions. Typical values are recommended for
calculating energy consumption while maximum values shall be     An example for I2C communication reading and writing the
applied for calculating waiting times in communication.          User Register is given in Figure 16. It is important that first
                                                                 the content of the register is read in order getting the
Please note: I2C communication allows for repeated Start         default values. Hereafter, the resolution is changed by
conditions (S) without closing prior sequence with Stop          configuring register. Please note that the reserved user-
condition (P) compare Figures 13, 14 and 16. Still, any        register bits must not be changed.
sequence with adjacent Start condition may alternatively
be closed with a Stop condition.

                                                                 16 This status bit is updated after each measurement

www.sensirion.com                                  Version 1.0 January 2010                                                  8/12
Datasheet SHT21

      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18AC K  AC K         Meteorological Organization (WMO). For relative humidity
                                                                     above ice RHi the values need to be transformed from
S10000000 11100111                                                   relative humidity above water RHw at temperature t. The
                                                                     equation is given in the following, compare also
      I2C address + write             Read Register                  Application Note "Introduction to Humidity:

     19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36AC KNACK                   exp  w  t       exp  i  t  
                                                                                          w  t            i  t
S10000001 00000010

      I2C address + read              Register content               RH i    RHw

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54                Units are %RH for relative humidity and C for
                                                                     temperature. The corresponding coefficients are defined
S10000000 11100110              AC K                    AC K         as follows: w = 17.62, w = 243.12C, i = 22.46, i =
                                                                     272.62C.
      I2C address + write             Write Register

55 56 57 58 59 60 61 62 63      AC K                                 6.2 Temperature Conversion

00 000011 P                                                          The temperature T is calculated by inserting temperature
                                                                     signal output ST into the following formula (result in C), no
Register content to be written                                       matter which resolution is chosen:

Figure 16 Read and write register sequence grey blocks are                                    ST
controlled by SHT2x. In this example, the resolution is set to 8bit                             216
/ 12bit.

5.7 CRC Checksum                                                     T       46.85   175.72  

For implementing CRC8 checksum please refer to                       7 Environmental Stability
Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/crc8).
                                                                     The SHT2x sensor series were tested according to AEC-
5.8 Serial Number                                                    Q100 Rev. F qualification test method. Sensor
                                                                     specifications are tested to prevail under the AEC-Q100
SHT21 provides an electronic identification code. For                temperature grade 2 test conditions listed in Table 917.
instructions on how to read the identification code please           Sensor performance under other test conditions cannot be
refer to the Application Note "Electronic Identification             guaranteed and is not part of the sensor specifications.
Code" to be downloaded from the web page                           Especially, no guarantee can be given for sensor
www.sensirion.com/SHT21.                                             performance in the field or for customer's specific
                                                                     application.
6 Conversion of Signal Output
                                                                     Environment Standard                         Results18
Default resolution is set to 12 bit relative humidity and 14
bit temperature reading. Measured data are transferred in            HTSL           125C, 1000 hours             Within
two byte packages, i.e. in frames of 8 bit length where the                                                       specifications
most significant bit (MSB) is transferred first (left aligned).
Each byte is followed by an acknowledge bit. The two                 TC             -50C - 125C, 1000 cycles Within
status bits, the last bits of LSB, must be set to `0' before
calculating physical values. In the example of Figure 13                            Acc. JESD22-A104-C            specifications
and Figure 14, the transferred 16 bit relative humidity data
is `0110'0011'0101'0000' = 25424.                                    UHST           130C / 85%RH, 96h            Within
                                                                                                                  specifications

                                                                     THU            85C / 85%RH, 1000h           Within

                                                                                                                  specifications

6.1 Relative Humidity Conversion                                     ESD immunity MIL STD 883E, method 3015 Qualified
                                                                                     (Human Body Model at 2kV)

With the relative humidity signal output SRH the relative            Latch-up       force current of 100mA with Qualified
humidity RH is obtained by the following formula (result in                         Tamb = 80C, acc. JEDEC 17
%RH), no matter which resolution is chosen:
                                                                     Table 9: Qualification tests: HTSL = High Temperature Storage
RH      6    125     SRH                                             Lifetime, TC = Temperature Cycles, UHST = Unbiased Highly
                     216                                             accelerated Stress Test, THU = Temperature Humidity
                                                                     Unbiased.
In the example given in Figure 13 and Figure 14 the
relative humidity results to be 42.5%RH.

The physical value RH given above corresponds to the                 17 Sensor operation temperature range is -40 to 105C according to AEC-Q100
relative humidity above liquid water according to World                 temperature grade 2.

                                                                     18 According to accuracy and long term drift specification given on Page 2.

www.sensirion.com                                       Version 1.0 January 2010                                           9/12
Datasheet SHT21                                              Lot No.:      XXO-NN-YRRRRTTTT
                                                             Quantity:     RRRR
If sensors are qualified for reliability and behavior in     RoHS:         Compliant
extreme conditions, please make sure that they
experience same conditions as the reference sensor. It       Lot No.
should be taken into account that response times in
assemblies may be longer, hence enough dwell time for        Figure 18: First label on reel: XX = Sensor Type (21 for SHT21),
the measurement shall be granted. For detailed               O = Output mode (D = Digital, P = PWM, S = SDM), NN = Chip
information please consult Application Note "Qualification   Version, Y = last digit of year, RRRR = number of sensors on
Guide".                                                      reel, TTTT = Traceability Code.

8 Packaging                                                  Device Type: 1-100PPP-NN

8.1 Packaging Type                                           Description:  Humidity & Temperature Sensor
SHT2x sensors are provided in DFN packaging (in                            SHTxx
analogy with QFN packaging). DFN stands for Dual Flat
No leads.                                                    Part Order No. 1-100PPP-NN or Customer Number

The sensor chip is mounted to a lead frame made of Cu        Date of Delivery: DD.MM.YYYY
and plated with Ni/Pd/Au. Chip and lead frame are over
molded by green epoxy-based mold compound. Please            Order Code: 45CCCC / 0
note that side walls of sensors are diced and hence lead
frame at diced edge is not covered with respective           Figure 19: Second label on reel: For Device Type and Part
protective coating. The total weight of the sensor is 25mg.  Order Number (See Packaging Information on page 2), Delivery
                                                             Date (also Date Code) is date of packaging of sensors (DD =
8.2 Filter Cap and Sockets                                   day, MM = month, YYYY = year), CCCC = Sensirion order
For SHT2x a filter cap SF2 will be provided. It is designed  number.
for fast response times and compact size. Please find the
datasheet on Sensirion's web page by February 2010.          8.4 Shipping Package

For testing of SHT2x sensors sockets, such as from           SHT2x are provided in tape & reel shipment packaging,
Plastronics, part number 10LQ50S13030 are                    sealed into antistatic ESD bags. Standard packaging sizes
recommended (see e.g. www.locknest.com).                     are 400, 1500 and 5000 units per reel. For SHT21, each
                                                             reel contains 440mm (55 pockets) header tape and
8.3 Traceability Information                                 200mm (25 pockets) trailer tape.
All SHT2x are laser marked with an alphanumeric, five-
digit code on the sensor see Figure 17.                    The drawing of the packaging tapes with sensor
                                                             orientation is shown in Figure 20. The reels are provided in
The marking on the sensor consists of two lines with five    sealed antistatic bags.
digits each. The first line denotes the sensor type
(SHT21). The first digit of the second line defines the                         8.0        0.15 MIN
output mode (D = digital, Sensibus and I2C, P = PWM, S =
SDM). The second digit defines the manufacturing year (0     0.3           3. 32.0
= 2010, 1 = 2011, etc.). The last three digits represent an                                                                   1.75
alphanumeric tracking code. That code can be decoded by                    4.0             0.15 MIN
Sensirion only and allows for tracking on batch level                                                                            5. 5
through production, calibration and testing and will be    R0.3 MAX                                                                  12. 0
provided upon justified request.
                                                                     1.3
              SHT21                                                                                3.3
              D0AC4                                                                                                              0.25

Figure 17 Laser marking on SHT21. For details see text.                                                                        R0.25

Reels are also labeled, as displayed in Figure 18 and        Figure 20 Sketch of packaging tape and sensor orientation.
Figure 19, and give additional traceability information.     Header tape is to the right and trailer tape to the left on this
                                                             sketch.

www.sensirion.com  Version 1.0 January 2010                                                             10/12
Datasheet SHT21

9 Compatibility to SHT1x / 7x protocol

SHT2x sensors may be run by communicating with the
Sensirion specific communication protocol used for SHT1x
and SHT7x. In case such protocol is applied please refer
to the communication chapter of datasheet SHT1x or
SHT7x. Please note that reserved status bits of user
register must not be changed.

Please understand that with the SHT1x/7x communication
protocol only functions described in respective datasheets
can be used with the exception of the OTP reload function
that is not set to default on SHT2x. As an alternative to
OTP reload the soft reset may be used. Please note that
even if SHT1x/7x protocol is applied the timing values of
Table 5 and Table 7 as well as the calculation of physical
values in this SHT2x datasheet apply.

www.sensirion.com  Version 1.0 January 2010               11/12
Datasheet SHT21

Revision History

Date                         Version        Page(s) Changes
6 May 2009                   0.3
7 Sept 2009                  0.5            1 9 Initial preliminary release
21 January 2010              1.0
                                            1,3,6,8-9 Revise Section 1.2, Figs. 1, 5 and 9, Table 5. Add Chapter 7

                                            1 4, 7 Complete revision. For complete revision list please require respective document from

                                            10              Sensirion.

Important Notices                                                          such defects shall be found, to SENSIRION's reasonable
                                                                               satisfaction, to have arisen from SENSIRION's faulty design,
Warning, Personal Injury                                                       material, or workmanship;

Do not use this product as safety or emergency stop devices or in          the defective product shall be returned to SENSIRION's factory at
any other application where failure of the product could result in             the Buyer's expense; and
personal injury. Do not use this product for applications other
than its intended and authorized use. Before installing, handling,         the warranty period for any repaired or replaced product shall be
using or servicing this product, please consult the data sheet and             limited to the unexpired portion of the original period.
application notes. Failure to comply with these instructions could
result in death or serious injury.                                        This warranty does not apply to any equipment which has not been
                                                                          installed and used within the specifications recommended by
If the Buyer shall purchase or use SENSIRION products for any             SENSIRION for the intended and proper use of the equipment.
unintended or unauthorized application, Buyer shall defend, indemnify     EXCEPT FOR THE WARRANTIES EXPRESSLY SET FORTH
and hold harmless SENSIRION and its officers, employees,                  HEREIN, SENSIRION MAKES NO WARRANTIES, EITHER EXPRESS
subsidiaries, affiliates and distributors against all claims, costs,      OR IMPLIED, WITH RESPECT TO THE PRODUCT. ANY AND ALL
damages and expenses, and reasonable attorney fees arising out of,        WARRANTIES, INCLUDING WITHOUT LIMITATION, WARRANTIES
directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated  OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR
with such unintended or unauthorized use, even if SENSIRION shall be      PURPOSE, ARE EXPRESSLY EXCLUDED AND DECLINED.
allegedly negligent with respect to the design or the manufacture of the  SENSIRION is only liable for defects of this product arising under the
product.                                                                  conditions of operation provided for in the data sheet and proper use of
                                                                          the goods. SENSIRION explicitly disclaims all warranties, express or
ESD Precautions                                                           implied, for any period during which the goods are operated or stored
                                                                          not in accordance with the technical specifications.
The inherent design of this component causes it to be sensitive to        SENSIRION does not assume any liability arising out of any application
electrostatic discharge (ESD). To prevent ESD-induced damage and/or       or use of any product or circuit and specifically disclaims any and all
degradation, take customary and statutory ESD precautions when            liability, including without limitation consequential or incidental
handling this product.                                                    damages. All operating parameters, including without limitation
See application note "ESD, Latchup and EMC" for more information.         recommended parameters, must be validated for each customer's
                                                                          applications by customer's technical experts. Recommended
Warranty                                                                  parameters can and do vary in different applications.
                                                                          SENSIRION reserves the right, without further notice, (i) to change the
SENSIRION warrants solely to the original purchaser of this product for   product specifications and/or the information in this document and (ii) to
a period of 12 months (one year) from the date of delivery that this      improve reliability, functions and design of this product.
product shall be of the quality, material and workmanship defined in
SENSIRION's published specifications of the product. Within such          Copyright 2010, by SENSIRION.
period, if proven to be defective, SENSIRION shall repair and/or          CMOSens is a trademark of Sensirion
replace this product, in SENSIRION's discretion, free of charge to the
Buyer, provided that:                                                     All rights reserved
notice in writing describing the defects shall be given to

     SENSIRION within fourteen (14) days after their appearance;

Headquarter and Sales Offices

Headquarter                           Phone: +41 44 306 40 00             Sales Office Korea:
SENSIRION AG                                                              SENSIRION KOREA Co. Ltd.
Laubisruetistr. 50                    Fax:      +41 44 306 40 30          #1414, Anyang Construction Tower B/D,  Phone: +82 31 440 9925~27
CH-8712 Staefa ZH                                                         1112-1, Bisan-dong, Anyang-city
Switzerland                           info@sensirion.com                  Gyeonggi-Province                      Fax:  +82 31 440 9927
                                                                          South Korea
                                      http://www.sensirion.com/                                                  info@sensirion.co.kr

                                                                                                                 http://www.sensirion.co.kr

Sales Office USA:                     Phone: +1 805 409 4900
SENSIRION Inc.
2801 Townsgate Rd., Suite 204         Fax:      +1 805 435 0467           Sales Office China:
Westlake Village, CA 91361                                                Sensirion China Co. Ltd.
USA                                   michael.karst@sensirion.com         Room 2411, Main Tower                  phone: +86 755 8252 1501
                                                                          Jin Zhong Huan Business Building,
                                      http://www.sensirion.com/           Futian District, Shenzhen,             fax:  +86 755 8252 1580
                                                                          Postal Code 518048
                                                                          PR China                               info@sensirion.com.cn

Sales Office Japan:                                                                                              www.sensirion.com.cn
SENSIRION JAPAN Co. Ltd.
Postal Code: 108-0074                 Phone: +81 3 3444 4940
Shinagawa Station Bldg. 7F,
4-23-5, Takanawa, Minato-ku           Fax:      +81 3 3444 4939
Tokyo, Japan
                                      info@sensirion.co.jp

                                      http://www.sensirion.co.jp

                                                                          Find your local representative at: http://www.sensirion.com/reps

www.sensirion.com                                           Version 1.0 January 2010                                                       12/12
This datasheet has been downloaded from:
            datasheet.eeworld.com.cn

                 Free Download
           Daily Updated Database
      100% Free Datasheet Search Site
  100% Free IC Replacement Search Site
     Convenient Electronic Dictionary

               Fast Search System
             www.EEworld.com.cn

                                                 All Datasheets Cannot Be Modified Without Permission
                                                                Copyright Each Manufacturing Company

1-100694-01器件购买:

该厂商的其它器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 大学堂 TI培训 Datasheet

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved