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                          熱探測器的基本原理

                          [2021/6/8]

                            紅外探測元件吸收紅外輻射后溫度發生變化,測量由溫度變化而導致的敏感元件物理性質(如尺寸、電阻、共振頻率等)的變化來對紅外輻射進行探測。熱探測器無需制冷設備,可以工作于室溫環境下,又稱為室溫探測器。

                            室溫紅外探測器有多種工作方式:較早出現的液態水銀溫度和氣態高萊器件利用了熱脹冷縮效應,現在仍有人在利用該效應進行新型探測器的研究;石英諧振紅外探測器利用了共振頻率對溫度的敏感性來進行紅外輻射的檢測;根據敏感材料介電常數隨溫度變化的性質可以制備電容式紅外探測器,近來也有相關研究進展的報道;利用溫差電效應,可以做成熱電偶和熱電堆;目前室溫紅外探測器已有批量生產的為電阻式輻射熱計和熱釋電紅外探測器;測輻射熱計利用了電阻隨溫度變化的性質,而熱釋電紅外探測器則是基于熱釋電材料的極化強度隨溫度變化的原理工作的。

                            除了上述探測器外,基于二極管電流-電壓特性以及MOSFET漏電流隨溫度的變化的室溫探測器也在研究之中。

                            盡管非制冷紅外探測器受探測機理的限制可獲得的探測率比制冷型的低的多,但對于絕大多數民用領域和部分軍用領域而言,這樣的靈敏度已足以制成高性能的探測系統了。

                            更重要的是,室溫紅外探測器無需制冷器,可在常溫下工作,在低成本、低功耗、小型化和可靠性等方面有明顯的優勢,且已顯示出了巨大的市場潛力。隨著半導體、敏感材料、微電子技術、特別是硅微機械加工技術的發展,室溫紅外探測器會在更多領域得到更為廣泛的應用。

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