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光子红外传感器与热释电红外传感器电子特性的测量变化

发表时间:2022-10-01 17:00【 阅读量:-查看手机网址
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 一、光子红外传感器


 光子红外传感器是利用红外辐射的光子效应的传感器。所谓光子效应,是指当红外线入射到某些半导体材料上时,红外线辐射中的光子流与半导体材料中的电子相互作用,改变电子的能态,从而引起各种电学现象。


 通过测量半导体材料中电子特性的变化,可以知道相应红外辐射的强度。光子探测器的主要类型有内部光电探测器、外部光电探测器、自由载流子探测器、QWIP量子阱探测器等。


 光子探测器的主要特点是灵敏度高、响应速度快、响应频率高,但缺点是探测波段窄,一般工作在低温(为保持高灵敏度,常采用液氮或热电制冷)等)冷却将光子探测器冷却到较低的工作温度。


 二、热释电红外传感器


 热释电红外传感器是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来检测某些参数,其检测率和响应速度不如光子传感器。


 但是,由于它可以在室温下使用,而且它的灵敏度与波长无关,所以它的应用范围很广。利用铁电体的热释电效应的热释电红外传感器灵敏度高,应用广泛。


 1、热电效应


 当一些绝缘材料受热时,随着温度的升高,晶体两端会产生等号和相反号的电荷。这种由热变化引起的电极化现象称为热释电效应。在过去的十年中,热释电效应一直用于热释电红外传感器。能产生热释电效应的晶体称为热释电体,也称热释电元件。热电元件常用的材料包括单晶、压电陶瓷和聚合物薄膜。


 2、热释电红外传感器的结构


 热释电红外传感器由以下四个主要部分组成:


 ①构成电路的铝基板和场效应晶体管(FET);

 ②具有热释电效应的陶瓷材料;

 ③限制入射红外波长的窗材料;

 ④外壳TO-5型帽和插座。


 单独使用检测元件时,检测距离短,得到的信号不易被后续电路处理。因此,目前使用红外分量进行检测。红外元件由热释电红外传感器、镜头、测量转换电路和密封管壳组成。镜头可以扩大检测范围,提高测量的灵敏度;测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程;密封的管壳可防止因外部噪音引起的故障。该组件体积小、成本低、功能多样,因此具有广泛的应用范围。

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